FLAMMA, 4 (2), 115-119, 2013 ISSN 2171-665X CC Attribution-NonCommercial-ShareAlike 3.0 License Influencia de un incendio en la hidrología de una pequeña cuenca del NO de España Forest fire impact on the hydrological response in a small catchment of NW Spain J. Cancelo-González (*), M.A. Álvarez, F. Díaz-Fierros Departamento de Edafoloxía e Química Agrícola, Universidade de Santiago de Compostela, Facultade de Farmacia, 15782, Santiago de Compostela, Spain *Corresponding author: javier.cancelo@usc.es Keywords Forest fires Hydrology Paired catchment Palabras clave Cuencas pareadas Hidrología Incendios forestales Abstract Hydrological studies were carried out in two catchments (burnt and unburned), to determine the processes related to the streamflow changes and the possible effects on the runoff coefficients produced by a forest fire in the summer of 2007, which affected 50% of the area of one of the catchments. Comparative analysis of the changes in the monthly streamflow values revealed that during the wettest months, the runoff was higher in the burnt catchment during the first two years, and was very similar in both catchments during the third year. Calculation of the annual runoff coefficient confirmed these findings and showed that the differences between the coefficients in the catchments were negligible in the final year. In both cases, this can be explained by regeneration of the vegetation after fire. Resumen Se realizó un análisis hidrológico de dos cuencas pareadas con el fin de conocer los distintos procesos relacionados con los caudales circulantes y las posibles afecciones en los coeficientes de escorrentía producidas por un incendio ocurrido en el verano del 2007 que afectó a una de las cuencas en un 50%. El análisis comparativo de la evolución de las láminas de escorrentía mensuales muestra que durante los meses de mayor precipitación éstas son superiores en la cuenca quemada durante los dos primeros años, y que durante el tercero se igualan prácticamente al de la no quemada. El cálculo de los coeficientes de escorrentía anuales vuelve a ratificar este hecho, mostrando que las diferencias entre los coeficientes que se presentan en ambas cuencas, durante los dos primeros años hidrológicos, se igualan en el último año, hecho que se podría justificar en ambos casos por la regeneración de la vegetación tras el incendio. 1 INTRODUCCIÓN Debido a la heterogeneidad de los paisajes y la variación espacio-temporal de los factores que controlan los incendios, especialmente el régimen de precipitaciones, es adecuado considerar extensiones espaciales y temporales amplias a la hora de analizar los impactos del fuego (Bautista & or, 2010). La mayoría de los estudios en los que se analiza la repercusión del efecto de los incendios en los procesos erosivos y de escorrentía, se suelen realizar a nivel de parcelas experimentales (Benavides-Solorio & MacDonald, 2005; Coelho et al., 2004; Soto et al., 1997), debido a que las condiciones idóneas para un estudio a escala de cuenca son mucho menos factibles. La utilización de cuencas de drenaje por otro lado, ofrece la ventaja de 115
Figura 1. Ubicación de las cuencas de estudio. Tabla 1. Principales características morfométricas de las cuencas y cauces de estudio. Cuencas Cauces Ac (km 2 ) Ho Hmax Hmin Yc Y max Tc (h) Lr (km) Hc Hn Yr Dd (km/km 2 ) Río Maior (C1) 5.5 265.6 470.0 27.6 35.0 186.6 1.06 3.2 27.6 470.0 13.8 2.1 Río Arestiño (C2) 4.8 240.7 515.0 15.0 29.1 236.3 0.93 2.9 15.0 515.5 17.5 1.3 que son unidades funcionales, que integran la variedad de todos los procesos implicados. El principal problema del estudio de los efectos de los incendios forestales a nivel de cuenca es la limitación a la hora de la selección del área de estudio, siendo aún más complicado tener cuencas pareadas que permitan hacer comparaciones entre quemadas y no quemadas. 2 OBJETIVOS El objetivo del presente trabajo consiste en evaluar la repercusión de un incendio forestal de severidad alta sobre los procesos hidrológicos de una pequeña cuenca ubicada en el NO de España. 3 METODOLOGÍA En este estudio se llevó a cabo un análisis hidrológico de dos cuencas pareadas, la del Río Maior y la del Río Arestiño ubicadas en la Provincia de A Coruña (NO de España; Figura 1). Con el fin de conocer los distintos procesos relacionados con los caudales circulantes y las posibles 116
Figura 2. Comparación de las láminas anuales de escorrentía (Y) y de la precipitación media (P) de la cuenca Río Maior (a) y Río Arestiño (b). Figura 3. Evolución de los coeficientes de escorrentía para las cuencas de los ríos Maior y Arestiño durante los años hidrológicos analizados. afecciones en los coeficientes de escorrentía producidas por un incendio de severidad alta(chandler et al, 1983) que afectó la cuenca del Río Maior en un 50% durante el verano de 2007, en comparación con la del Río Arestiño no quemada. Para ello se utilizaron los datos obtenidos a partir del registro en continuo de niveles durante cuatro años y las curvas de gastos definidas en función de los aforos realizados en los cierres de ambas cuencas, permitiendo obtener de esta forma la evolución temporal (hidrogramas) de los caudales durante los cuatro años de estudio. Las principales características morfométricas de las cuencas de estudio y de los cauces de los ríos se resumen en la Tabla 1. 4 RESULTADOS 4.1 COEFICIENTES DE ESCORRENTÍA En la Figura 2 se pueden apreciar los valores de las láminas anuales de escorrentía de cada una de las cuencas con respecto a la precipitación media. A partir de los datos de la precipitación media de cada una de las cuencas y las láminas obtenidas, se calcularon los coeficientes de escorrentía correspondientes a cada año hidrológico. En la Figura 3 se puede apreciar que los coeficientes de escorrentía de la cuenca Río Maior son superiores durante el primer año, y van descendiendo hasta el tercer año de estudio, donde se igualan con los de 117
Y (mm) Precipitación (mm) FLAMMA Vol. 4 2 115-119 700 600 500 400 300 200 100 0 Río Arestiño Río Maior 0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 2008 2009 2010 2011 Figura 4. Evolución de las láminas de escorrentía mensual para la cuenca de los ríos Maior y Arestiño durante el período 01/2008-09/2011. la cuenca Río Arestiño. Por otra parte, los coeficientes de escorrentía de la cuenca Río Arestiño no muestran casi variaciones durante los tres años de observaciones. 4.2 COMPARACIÓN DE LA DISTRIBUCIÓN MENSUAL DE LAS LÁMINAS DE ESCORRENTÍA EN LAS CUENCAS RÍO MAIOR Y ARESTIÑO El patrón de comportamiento de las láminas de escorrentía mensual como puede observarse en la Figura 4, muestra que durante los meses de mayor precipitación (noviembre, diciembre, enero y febrero) de los años hidrológicos 2007/08, 2008/09 y 2009/10, las láminas de escorrentía son superiores en la cuenca del Río Maior respecto a las del Río Arestiño. Este comportamiento cambia para estos mismos períodos durante el año 2010/11 donde las láminas prácticamente se igualan. Comportamiento similar sucede en los meses de marzo, abril y mayo durante estos tres años, aunque de manera menos acentuada. En el caso de los meses de menor precipitación (junio, julio, agosto y septiembre) encontramos que las láminas de escorrentía son muy similares para todo el período analizado, a excepción del año 2009 donde la precipitación durante el mes de junio es 2.5 veces superior que la media del mismo mes para el resto de los años. Para establecer las posibles diferencias entre las láminas de escorrentía mensual del período de observaciones, se calcularon los promedios de las relaciones de las láminas de escorrentía mensual entre ambas cuencas, mostrando que para los meses de mayor precipitación (noviembre, diciembre, enero y febrero) estas son 1.3 veces superiores en la cuenca Río Maior con respecto a la del Arestiño, esta relación disminuye 1.2 veces en los meses de marzo, abril y mayo, y a prácticamente 1 en los meses de poca precipitación. En el caso del año hidrológico 2010/11 las relaciones para los tres períodos son inferiores y cercanas a 1. 118 5 DISCUSIÓN Y CONCLUSIONES A partir de los resultados obtenidos, podemos distinguir dos procesos que pueden explicar las diferencias que se presentan entre la cuenca quemada y no quemada tras su análisis hidrológico. El primero de ellos el derivado de los cambios que experimenta el suelo tras el incendio (Shakesby & Doerr, 2006), y que han sido ampliamente estudiados, como son los cambios en la tasa de infiltración (tin & Moody, 2001), estabilidad estructural de los agregados (Fernández et al., 2005), repelencia al agua (Doerr et al., 2006) etc. El segundo, como resultado de las alteraciones ocurridas en la cubierta vegetal, con consecuencias directas sobre la evapotranspiración que disminuye sensiblemente, y sobre la rugosidad del territorio con afectación de la escorrentía superficial. Estos cambios son el resultado del efecto de las altas temperaturas a las que se sometió el suelo, y que a su vez se ven acrecentadas por la destrucción parcial o completa de la vegetación, que los hace más susceptibles a los efectos de la precipitación, generando cambios en la dinámica de las aguas que discurren sobre ellos. En el caso de las cuencas estudiadas, es notorio que las diferencias que se presentan entre la quemada y la no quemada durante los dos primeros años de estudio, y que tienden a desaparecer durante el tercero, puedan ser atribuibles al incendio que afectó a la cuenca Río Maior en el verano de 2007. El análisis comparativo de la evolución de las láminas de escorrentía mensual (Figura 4), muestra que durante los meses de mayor precipitación estas son superiores en la cuenca quemada durante los dos primeros años, y que se igualan prácticamente durante el tercero al de la no quemada. El cálculo de los coeficientes de escorrentía anuales vuelve a ratificar este hecho, mostrando que las diferencias entre los coeficientes que se presentan entre ambas cuencas, durante los dos primeros años hidrológicos, se igualan en el último año. Hecho que se podría justificar en ambos casos con la regeneración de la
vegetación tras el incendio (Inbar et al., 1998). Esta recuperación de la vegetación, como el caso del matorral (más de un 50% en la cuenca Río Maior), se debe a que este posee mecanismos naturales de regeneración que, dependiendo de la intensidad del incendio y del ecosistema afectado pueden tardar entre 1 y 5 años (Casal et al., 1984). En general, la intensidad alta del incendio, puede justificar también la respuesta hidrológica que presenta la cuenca quemada con respecto a la no quemada. Estudios como los de Soto et al. (1994) y González-Pelayo et al. (2006) muestran mayores escorrentías en zonas quemadas de intensidad media a alta. BIBLIOGRAFÍA rates in burned and unburned mountainous watersheds. Hydrological Processes 15: 2893-2903. Fernández S, quínez J, Menéndez-Duarte R. 2005. A suceptibility model for post wildfire soil erosion in a temperate oceanic mountain area of Spain. Catena 61: 256-272. Bautista S, or AG. 2010. Las cuencas de drenaje como herramienta para el estudio de los efectos de los incendios forestales. In: Cerdà A, Jordán A (Eds.). Actualización en Métodos y técnicas para el estudio de los suelos afectados por incendios forestales, Càtedra de Divulgació de la Ciència, Valencia, pp. 243-255. Coelho COA, Ferreira JAD, Boulet AK, Keizer JJ. 2004. Overland flow generation processes, erosion yields and solute loss following different intensity fires. Quarterly Journal of Engineering Geology and Hydrogeology 37: 233-240. Benavides-Solorio JDD, MacDonald LH. 2005. Measurement and prediction of post-fire erosion at the hillslope. International Journal of Wildland Fire 14: 457-474. Shakesby RA, Doerr SH. 2006. Wildfire as an hydrological and geomorphological agent. Earth Science Reviews 74: 269-307. Doerr SH, Shakesby RA, Blake WH, Chafer CJ, Humphreys GS, Wallbrink PJ. 2006. Effects of differing wildfire severities on soil wettability and implications for hydrological response. Journal of Hydrology 319: 295-311. Inbar M, Tamir M, Wittenberg L. 1998. Runoff and erosion processes after a forest fire in Mount Carmel, a Mediterranean area. Geomorphology 24: 17-33. González-Pelayo O, Andreu V, Campo J, Gimeno-García E, Rubio JL. 2006) Hydrological properties of a Mediterranean soil burned with different fire intensities. Catena 68: 186-193. Chandler C, Cheney P, Thomas P, Trabaud L, Willianms D. 1983. Fire in forestry. Vol. I, Forest fire behavior and effects, John Wiley & Sons, New York: Casal M, Basanta M, García-o F. 1984. La regeneración de los montes incendiados en Galicia, Servicio de Publicaciones de la Universidad de Santiago de Compostela, Santiago de Compostela. Soto B, Basanta R, Díaz-Fierros F. 1994. Runoff and erosion from burnt soils in Northwest Spain. In: Sala M, Rubio JL (Eds.), Soil erosion as a consequences of forest fire, Geoforma, Logroño. Soto B, Basanta R, Díaz-Fierros F. 1997. Effects of burning on nutrient balance in an area of gorse (Ulex europaeus L). The Science of the Total Environment 204: 271-281. tin D, Moody J. 2001. Comparison on soil infiltration 119