USO DE SIMULADOR DE LLUVIA PARA LA ESTIMACIÓN DE EROSIÓN HÍDRICA Y PARÁMETROS HIDROLÓGICOS

Transcripción

1 UNIVERSIDAD DE TALCA INTERNATIONAL SEDIMENT INITIATIVE, ISI/GEST-UNESCO Taller: Producción de Sedimentos; cuantificación y corrección de los procesos USO DE SIMULADOR DE LLUVIA PARA LA ESTIMACIÓN DE EROSIÓN HÍDRICA Y PARÁMETROS HIDROLÓGICOS SANTIAGO, NOVIEMBRE 2009 MSc. Ing. Claudia Sangüesa Pool

2 MAPA EROSIÓN ACTUAL CHILE GRUPO DE INVESTIGACIONES EIAS Introducción La erosión es uno de los principales problemas ambientales de Chile, afecta a una superficie de 36,4 mill de ha, 50 % de la superficie del país (CIREN, 2009). Ha existido interés en determinar los niveles de erosión Modelos cuantitativos y cualitativos Métodos de medición

3 Introducción Medición directa de la erosión Parcela de escorrentía Clavos de erosión

4 Introducción No obstante, una de las grandes dificultades existentes al momento de estudiar la erosión hídrica es la necesidad de contar con una lluvia natural, ya que es muy difícil predecir con certeza, dónde y cuándo lloverá, así como tampoco se puede saber si el evento tendrá la intensidad y duración necesaria para producir erosión. SIMULADOR DE LLUVIA

5 Simuladores de lluvia Aoki et al. 2006

6 GRUPO DE INVESTIGACIONES EIAS Simuladores de lluvia Arizona, E.E.U.U. Sheridan et al Ninhue, Chile La Serena, Chile

7 Simuladores de lluvia Ejemplos de simuladores de lluvia utilizados

8 Simuladores de lluvia 1. Diseño y construcción de un simulador de lluvia Universidad de Concepción Facultad de Ingeniería Agrícola Chillán 2008

9 GRUPO DE INVESTIGACIONES EIAS 1. Caracterización de los aspersores Cono de aspersión Grilla de vasos receptores Laboratorio de Recursos Hídricos, Facultad de Ingeniería Agrícola Universidad de Concepción

10 1. Caracterización de los aspersores Esquema del control de la pluviosidad Vasos receptores CU = x x x Área de control central Área de control completa Uniformidad media de los aspersores CU Christiansen 4 m 2 86,7 1 m 2 91,4

11 1. Caracterización de los aspersores Aspersores montados en línea Laboratorio de Recursos Hídricos, Facultad de Ingeniería Agrícola Universidad de Concepción

12 Distribución espacial de la pluviosidad para 4 aspersores 1. Caracterización de los aspersores Presión Nº asp Área total CU Área efectiva CU Intensidad (bar) m 2 m 2 mm/h 1 4 4,1 84,4 2,5 90,4 124, ,8 80,6 1,5 85,9 119,3 0,75 4 4,1 83,4 2,5 90,9 103,3 0,75 3 2,8 79,2 1,5 80,1 102,6

13 2.1. Establecimiento de parcelas de erosión Parcela de clavos Parcela de escorrentía 2.2. Medición de erosión 2.3. Determinación de la escorrentía 2.4. Determinación de hidrogramas 2. Estimación parámetros hidrológicos Actividades 2.5. Determinación de sedimentogramas 2.6. Determinación del coeficiente de escorrentía

14 2.1. Parcelas de erosión Se definieron 3 sitios de diferentes pendientes

15 GRUPO DE INVESTIGACIONES EIAS 2.1. Parcelas de erosión Parcela de clavos de erosión y de control de escorrentía

16 Método de los clavos de erosión 2.1. Parcelas de erosión He = N i N he i Hs = N i N hs i Ve = He DAp 100 Vs = Hs DAp 100

17 2.2. Medición de erosión Valores de erosión obtenidos mediante clavos de erosión para cada parcela

18 2.2. Medición de erosión Valores carga de sedimento transportado por la escorrentía generada.

19 GRUPO DE INVESTIGACIONES EIAS 2.2. Medición de erosión Superficie rugosa de las parcelas

20 Erosión Neta por unidad de escorrentía por clavos de erosión 2.2. Medición de erosión Sedimento transportado por unidad de escorrentía Se observa una alta variabilidad en los resultados

21 2.3. Determinación de la escorrentía Escorrentía vs. tiempo con diferentes condiciones de humedad inicial del suelo en las parcelas 2, 3, 7 y 8. Volumen escorrentía (L) Parcela Minutos CHº 7 % CHº 20 % CHº 25 % Volumen escorrentía (L) Parcela 2 CHº 10 % CHº 27 % Minutos Volumen escorrentía (L) Parcela 7 CHº 6 % CHº 18 % CHº 29 % Minutos Volumen escorrentía (L) Parcela 8 CHº 26 % CHº 27 % Minutos

22 2.3. Determinación de la escorrentía Escorrentía vs. tiempo en las parcelas 1, 4, 5 y 6. Volumen escorrentía (L) Parcela 1 CHº 18 % Volumen escorrentía (L) Parcela 4 CHº 24 % Minutos Minutos Parcela 5 Parcela 6 Volumen escorrentía (L) CHº23 % Minutos Volumen escorrentía (L) CHº 32 % Minutos

23 2.3. Determinación de la escorrentía Volumen de escorrentía en relación al contenido de humedad inicial del suelo Volumen de escorrentía (L) CHº gravimétrico (%)

24 2.4. Determinación de hidrogramas

25 2.5. Determinación de sedimentogramas

26 Costos GRUPO DE INVESTIGACIONES EIAS 3. Evaluación del simulador en terreno Costo de construcción: $ (US$ 400) Funcionamiento: $ 500 (US$ 1) Consumo de agua: Para 1 bar y 10 minutos, se consume aprox. 300 L, con una intensidad media de 124 mm/h. Transporte y Montaje:

27 Elementos que forman el simulador de lluvia y la parcela de erosión

28 Simulador de lluvia armado sobre una parcela de erosión

29 Conclusiones El simulador de lluvia construido es una herramienta práctica para el estudio de los procesos erosivos; asimismo, es de fácil funcionamiento, de bajo costo y permite realizar las repeticiones experimentales necesarias para lograr una adecuada representatividad espacial de los resultados. Es factible mejorar el diseño del simulador, en relación al largo de la parcela de erosión y del espaciamiento de los aspersores.

30 Usos del simulador Obtención de caudales sólido y líquido Obtención de coeficiente de escorrentía Obtención del factor K para la USLE Metodología para la medición de erosión y estimación de parámetros hidrológicos

31 Usos del simulador Cuantificación de erosión Calificación de suelos según su nivel de erosión Evaluación de obras de conservación de suelos Evaluación de planes de manejo Calibración de modelos de estimación de erosión Obtención del factor K para la USLE

32 Gracias por su atención

33 UNIVERSIDAD DE TALCA INTERNATIONAL SEDIMENT INITIATIVE, ISI/GEST-UNESCO Taller: Producción de Sedimentos; cuantificación y corrección de los procesos USO DE SIMULADOR DE LLUVIA PARA LA ESTIMACIÓN DE EROSIÓN HÍDRICA Y PARÁMETROS HIDROLÓGICOS SANTIAGO, NOVIEMBRE 2009 MSc. Ing. Claudia Sangüesa Pool