Comunicación - Ingeniería del Agua

Efecto de la cobertura vegetal sobre las relaciones
precipitación/escorrentía: estudio de caso en la Cuenca
Experimental Río Tinoco (Costa Rica)
Hidrología y gestión del agua. Riegos. Energía
hidroeléctrica (primera opción)
Nur Algeet Abarquero a b, Miguel Marchamalo Sacristán a y Javier Bonatti b
a
Universidad Politécnica de Madrid, Departamento de Ingeniería y Morfología del
Terreno, España
b
Universidad de Costa Rica, Centro de Investigaciones en Ciencias Atómicas,
Nucleares y Moleculares (CICANUM, Costa Rica
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Introducción
El cambio climático es considerado uno de los principales retos a los que se enfrenta actualmente la
gestión de recursos naturales. Los cambios en el tamaño y periodicidad de los eventos de precipitación
inciden de manera fundamental en la disponibilidad hídrica y la probabilidad de ocurrencia de desastres
naturales (inundaciones, deslizamientos, ...).
Para poder predecir los efectos del cambio climático y los efectos de grandes cambios en los usos de la
tierra es necesario conocer el comportamiento de las cubiertas actuales y las interacciones existentes entre
los procesos de escorrentía e infiltración.
Actualmente muchas cuencas en las zonas tropicales están formadas por un mosaico de usos del suelo
entre los que destacan zonas boscosas, agrícolas y otras abandonadas en distintos estados de recuperación.
Conocer el comportamiento de estos bosques secundarios, establecidos sobre áreas muchas veces
degradadas y consideradas prioritarias de conservación, es esencial para poder predecir la respuesta de las
cuencas ante eventos extremos tanto de sequía como de inundación.
Objetivos
El trabajo estudia la relación entre la generación de escorrentía y la cobertura vegetal presente teniendo en
cuenta las propiedades físicas de los suelos. Se analiza la importancia del manejo de los complejos sueloscobertura, para controlar la generación de escorrentía superficial en las cuencas.
Este estudio busca dotar de parámetros empíricos a un modelo hidrológico calibrado para la cuenca del
río Tinoco, extrapolable a la fila Costeña (Costa Rica) y a otras zonas del trópico húmedo
centroamericano.
Materiales y Métodos
La Cuenca Experimental Río Tinoco se encuentra situada en la formación montañosa denominada Fila
Costeña, que alberga la mayor parte de las zonas de captación de agua potable en el cantón de Osa (Costa
Rica). La región recibe una precipitación media anual de 3000 mm y se puede clasificar como bosque
tropical muy húmedo y bosque premontano muy húmedo. La cuenca se encuentra dentro de una
formación sedimentaria con origen en aguas profundas. Los suelos en la cuenca se clasifican como
Inceptisoles y Entisoles con eventualmente, Ultisoles en la parte baja.
La cuenca de estudio tiene una representación de las coberturas más importantes de la zona en la
actualidad, entre los que cabe destacar cultivos arbóreos permanentes (palma africana o aceitera), pastos
en distintos estados de degradación por sobrepastoreo y manchas de bosque en áreas remotas en las partes
altas.
Se han replanteado parcelas experimentales de 100 m2 para medición de la escorrentía superficial
generada por los usos del suelo más importantes: bosque secundario, pastizal en estado avanzado de
degradación y plantación de palma de aceite. Adicionalmente, en estas mismas parcelas se mide
contenido volumétrico de agua en el suelo a dos profundidades (15 y 45 cm), Para la caracterización
edáfica de las parcelas se están llevando a cabo muestreos en distintas épocas del año de las propiedades
físicas de los suelos (retención de humedad, conductividad hidráulica, infiltración y porosidad).
La escorrentía superficial se monitorea en campo a través de un medidor de fabricación propia inspirado
en el mecanismo de medición del pluviómetro de cazoletas basculantes convencional (con volumen de
cazoleta de un litro) que ha sido calibrado en laboratorio para distintas intensidades de precipitación. Los
sensores de contenido volumétrico son los CS616 de Campbell Scientific Inc. Las parcelas se
seleccionaron de acuerdo con su representatividad en las zonas de estudio, el tipo de suelo y un rango de
pendientes de 25 - 35 %, de modo tal que los impactos de los sistemas sobre las variables hidrológicas se
debieran al efecto de la vegetación y no a efectos del suelo y/o pendiente.
Además de estas parcelas experimentales, la cuenca está monitoreada a través de un sensor de presión
(para la medición de caudal en el cauce principal del río, a la salida de la cuenca), una torre meteorológica
(para estimación de un balance energético y tasas de evapotranspiración en el bosque) y medidores de
precipitación en tres puntos de la cuenca.
Las tormentas seleccionadas para este estudio han sido aisladas de los datos de precipitación recogidos en
la parte alta de la cuenca. Se han examinado eventos aislados de distintas intensidades y duraciones, todos
ellos bien definidos temporalmente para facilitar la correlación de éstas con los procesos de escorrentía
rápida que se generan seguidamente.
Evaluación de Resultados
La respuesta de las distintas tormentas seleccionadas muestra una relación clara con las cubiertas
vegetales existentes. La parcela situada bajo bosque secundario presenta en todos los casos una
escorrentía menor, independientemente de la intensidad de la tormenta. Esta cobertura además presenta en
general una laminación más eficaz de la escorrentía, alcanzando periodos de respuesta notablemente más
extendidos que el potrero o la plantación de palma de aceite. El suelo bajo esta cobertura boscosa presenta
una conductividad hidráulica muy alta en el horizonte superficial y una alta pedregosidad en los
subsuperficiales (Fernández-Moya y Algeet-Abarquero, 2010), explicando así los fenómenos
anteriormente descritos.
La parcela situada bajo cubierta de palma ofrece respuestas más rápidas y más intensas que el potrero en
bajo todo tipo de tormentas (Figura 3). El coeficiente de escorrentía medio de las tormentas estudiadas es
para el caso de la parcela de palma de 033. En el potrero, el coeficiente de escorrentía medio tiene un
valor de 0,15 mientras que en la parcela bajo bosque secundario, el valor encontrado es de 0,01.
Las diferencias en las respuestas hidrológicas de estas coberturas coinciden con las encontradas por otros
autores y se relacionan con las diferencias en propiedades hidráulicas de los suelos que se ven
influenciadas por el uso de los mismos (por ejemplo Bruijnzeel, 2004; Zimmerman et al, 2006).
Conclusiones
El estudio de las relaciones precipitación/escorrentía es clave para la caracterización de las parámetros
hidrológicos de las cubiertas vegetales. La correcta modelización de las coberturas juega un papel
fundamental para la predicción de desastres, como deslizamientos, inundaciones o sequías pronunciadas.
Estos estudios evidencian los servicios hídricos que proveen los bosques y que en Costa Rica se
compensan a través del Programa de Pagos por Servicios Ambientales.
Referencias Bibliográficas
Fernández-Moya ,J. y Algeet-Abarquero,N. (2010) Caracterización de los suelos de la cuenca del río
Tinoco (Costa Rica). Programa Comunidad Agua y Bosques. UPM, Madrid, España.
Bruijnzeeel, L.A. (2004) Hydrological functions of tropical forests: not seeing the soil for the trees?
Agric. Ecos. Env.104:185–228
Zimmermann B, Elsenbeer H, De Moraes JM (2006) The influence of land-use changes on soil
hydraulic properties: Implications for runoff generation. For. Ecol. Mgmt. 222: 29-38