Producción de sedimentos Ecuación n Universal de Pérdida P de Suelo Modificada EUPSM Dr. Mario R. Martínez Menez
EUPSM Y = 11.8 ( ) 0.56 Q* q K LS C P p Donde: Y = Sedimentos aportados a una sección del cauce para una tormenta determinada sobre la cuenca (t/ha) Q = Escurrimiento medio (m 3 ) q p = Escurrimiento máximo (m 3 /seg) K = Erosionabilidad del suelo (t ha hr MJ -1 mm -1 ha -1 ) L = Longitud de la pendiente (adimensional) S = Grado de la pendiente (adimensional) C = Cobertura vegetal (adimensional) P = Prácticas mecánicas de control de la erosión
Estimación n de variables Hidrológicas a nivel de Cuenca
Variables ponderadas a estimar Precipitación media diaria o anual Erosionabilidad del suelo Uso del Suelo Longitud y grado de pendiente en la Cuenca Grupos de suelos Curvas Numéricas
Plano topográfico Escala 1:50,000
Precipitación media anual ponderada de la Cuenca del Río Chapingo Estación Prec anual (mm) Area (ha) Prec*Area 1 620.52 258.39 160,336.41 2 594.98 136.06 80,954.64 3 526.03 1,022.33 537,776.67 Total 1,416.78 779,067.73 Prec media de la Cuenca 549.88
Estimación del K medio ponderado de la Cuenca del Río Texcoco K = K A T i A i Textura K Area (ha) Area * K Migajon Arcillo limoso 0.037 158.40 5.86 Arcilla media 0.029 90.85 2.63 Migajon Arcillo limoso Arena migajosa Migajon Arcillo arenoso Migajon Arcillo arenoso Total K ponderada 0.026 809.26 21.04 0.010 85.09 0.85 0.027 280.38 7.57 0.021 5.95 0.12 1,429.92 38.082 0.027
Factor C ponderado de la Cuenca del Río Chapingo Tipo de Vegetación Clave Area (ha) Factor C Area * C Bosque Cultivado BCp 331.47 0.01 3.31 Bosque de Oyamel Ba 69.51 1 0.07 Matorral Inducido MI 221.41 0.22 48.71 Agricultura TA 1, 2, 82 380.37 0.5 190.19 Bosque de Pino Bp 393.89 0.01 3.94 Pastizal Inducido Pi - Bp 32.75 0.01 0.33 Total 1429.4 246.55 Factor C ponderado 0.17
Estimación de pendiente y longitud de la pendiente Áreas Cota mayor Cota menor Lambda Lambda Promedio Pendiente % 284.1 1 2300 2235 741.0 485.803 13.38 432.4 2,727.5 2 2400 2300 2,673.8 2729.547 3.66 2,787.4 2,630.9 3 2500 2400 1,934.8 2203.473 4.54 2,044.7 2,353.2 4 2600 2500 1,391.5 1804.947 5.54 1,670.2 1,759.9 5 2700 2600 1,221.5 1462.607 6.84 1,406.4 639.9 6 2800 2700 826.4 706.3 14.16 652.7 866.4 7 2900 2800 853.6 715.1 13.98 425.3 1,451.5 8 3000 2900 1,147.9 1296.17 7.72 1,289.0 353.3 9 3100 3000 531.8 413.893 24.16 356.6 266.8 10 3200 3100 321.0 255.09 39.2 177.5 194.5 11 3300 3200 182.5 169.933 58.85 132.9 434.5 12 3400 3300 161.3 499.013 20.04 901.3 419.5 13 3500 3400 216.9 290.6 34.41 235.4 377.8 14 3560 3500 436.6 399.917 15 385.3
LS ponderado de la Cuenca del Río Chapingo Áreas Lambda λ S % Factor LS Area (ha) LS * Area 1 485.80 13.38 8.61 14.40 123.98 2 2,729.55 3.66 3.54 176.74 625.66 3 2,203.47 4.54 4.04 179.61 725.62 4 1,804.95 5.54 4.66 258.79 1,205.96 5 1,462.61 6.84 5.52 195.40 1,078.61 6 706.30 14.16 11.36 107.74 1,223.93 7 715.10 13.98 11.20 88.52 991.42 8 1,296.17 7.72 6.14 118.23 725.93 9 413.89 24.16 21.00 77.31 1,623.51 10 255.09 39.20 40.15 43.28 1,737.69 11 169.93 58.85 69.00 36.17 2,495.73 12 499.01 20.04 16.97 59.26 1,005.64 13 290.60 34.41 33.85 52.83 1,788.30 14 399.92 15.00 22.35 20.87 466.44 Total LS ponderada 1,429.15 15,818.43 11.07
Factor P ponderado Practicas Factor P Area_ha Area * Factor P Obra (Terrazas de Banco) 0.1 98.28 9.83 Ninguna 1 1,330.89 1,330.89 Total 1,429.17 1,340.72 Factor P ponderado 0.94
CN ponderada de la Cuenca del Río Chapingo Cobertura Condición Gpo de Área (ha) CN(II) Area * CN hidrológica Suelo Bosque Regular B 398.58 60 23,914.80 Bosque Regular A 19.44 36 699.84 Bosque Mala A 157.88 45 7,104.60 Bosque Buena B 0.02 55 1.10 Bosque Mala B 84.56 66 5,580.96 Pastizal Mala B 62.25 67 4,170.75 Pastizal Regular A 102.49 67 6,866.83 Pastizal Buena B 58.61 39 2,285.79 Cultivo de escarda Mala B 545.36 81 44,174.16 surcos rectos Total 1,429.19 94,798.83 CN ponderada 66.33
Variable que alimentan el modelo Área de la cuenca (ha) 1,429 Factor K 0.027 Factor LS 11.070 Factor C 0.170 Factor P 0.940 Curva numérica (II) 66 Longitud del cauce principal 13,394 Desnivel del cauce principal 1,200 Pendiente media del terreno 8.96
Diagrama del modelo para la estimación de escurrimientos y sedimentos Cálculo de R Delimitación de microcuencas Información Base Planos: Topográfico 1:50,000 Uso del suelo con imagen de Satélite Recorte de geomodelos de elevaciones Hidrología Datos edafológicos: Muestreo de suelo Análisis de laboratorio Datos meteorológicos: Estaciones Precipitación anual (mm) Precipitación diaria (mm) Cálculo de K Cálculo de LS Determinación de C Determinación de P Uso del suelo CN I f(cn II ) Tc = 0.02 L H 1.15 0.38 Suelo (Textura) Condición hidrológica CN II Si P<12.7 mm Si P>38.1 mm CN III f(cn II ) 25400 S = 254 CN I = P Tc q p Aplicación del Modelo USLE A = R*K*LS*C*P Escurrimiento medio diario Q = ( P 0.2S) P + 0.8S P= Precipitación del evento en mm Escurrimiento máximo instantáneo Aplicación del modelo MUSLE Y = 11.8 Q * I * A C * I * A P = = 360 360 2 0.56 ( Q * qp) KLSCP (en t/ha por evento)
Programación de hoja de cálculo Excel para la estimación de escurrimientos y sedimentos Formato de aplicación de la EUPSM en la hoja de cálculo Excel Dia Precip. Humedad CN I CN II CN III CNi adoptado Si (mm) 0.2Si Qi (mm) I (mm/hr) qpi (m 3 /s) Qm (m 3 ) Ei PSi juliano antecedente 147 0.0 5.1 63.00 63.00 149.2 29.8 0 0 148 1.4 0.0 63.00 63.00 149.2 29.8 0.78 0 0 149 15.9 1.4 63.00 63.00 149.2 29.8 8.86 0 0 150 2.8 17.3 8 8 63.5 12.7 1.56 0 0 151 1.3 20.1 8 8 63.5 12.7 0.72 0 0 152 0.8 21.4 8 8 63.5 12.7 0.45 0 0 153 16.8 22.2 8 8 63.5 12.7 0.25 9.36 0.39 2,486.69 3.172 0.180 154 8.0 37.6 8 8 63.5 12.7 4.46 0 0
Resumen: Escenario actual Precipitación (mm) (miles de m 3 ) Q (mm) Q (miles de m 3 ) q p m 3 /s (t/ha) Sedimentos (miles de t) Ene 5.20 74.33 Feb 3.70 52.89 Mar 11.70 167.24 Abr 64.10 916.25 May 62.20 889.09 Jun 112.30 1,605.22 1.56 22.23 4.92 1.76 2.52 Jul 224.80 3,213.29 18.00 257.36 44.38 25.73 36.77 Ago 129.00 1,843.93 3.98 56.88 11.56 4.89 6.99 Sep 91.10 1,302.18 0.01 0.07 0.02 Oct 22.00 314.47 Nov 3.00 42.88 Dic Suma 729.1 10,421.8 23.5 336.5 46.3
250 200 Variación de la precipitacion y Q medio (Escenario actual) Precipitación (mm) Q (mm) Precipitación y Q (mm) 150 100 50 0 Ene Feb Mar Abr May Jun Jul Ago Sep Oct Nov Dic
Variación de q p y sedimentos (Escenario actual) 50 40 45 qp 35 qp (m 3 /s) 40 35 30 25 20 15 10 Sedimentos 30 25 20 15 10 Producción de sedimentos (t/ha) 5 5 0 Ene Feb Mar Abr May Jun Jul Ago Sep Oct Nov Dic 0
Estimación de Q, q p y producción de sedimentos en 4 escenarios Escenario 1. Bosque (C=0.01, P=1 y CN=50) Precipitación mm miles de m 3 Q (mm) Q (miles de m 3 ) q p (m 3 /s) Sedimentos (t/ha) (miles de t) Ene 5.20 74.33 Feb 3.70 52.89 Mar 11.70 167.24 Abr 64.10 916.25 May 62.20 889.09 Jun 112.30 1,605.22 Jul 224.80 3,213.29 4.09 58.40 12.92 0.33 0.46 Ago 129.00 1,843.93 Sep 91.10 1,302.18 Oct 22.00 314.47 Nov 3.00 42.88 Dic Suma 729.1 10,421.8 4.1 58.4 0.5
Escenario 2. Maíz (C=0.5, P=1 y CN=80) Precipitación mm miles de m 3 Q (mm) Q (miles de m 3 ) q p (m 3 /s) Sedimentos (t/ha) (miles de t) Ene 5.20 74.31 Feb 3.70 52.87 Mar 11.70 167.19 Abr 64.10 915.99 0.50 7.11 1.57 1.54 2.20 May 62.20 888.84 0.23 3.22 0.71 0.63 0.91 Jun 112.30 1,604.77 6.99 99.92 19.07 28.16 40.25 Jul 224.80 3,212.39 42.11 601.77 80.49 199.61 285.32 Ago 129.00 1,843.41 16.32 233.26 42.52 72.70 103.91 Sep 91.10 1,301.82 3.50 49.97 7.89 12.54 17.93 Oct 22.00 314.38 Nov 3.00 42.87 Dic Suma 729.10 10421.76 69.65 995.53 450.5
Escenario 3. Maíz en terrazas (C=0.3, P=0.6 y CN=65) Precipitación (mm) (miles de m 3 ) Q (mm) Q (miles de m 3 ) q p (m 3 /s) Sedimentos (t/ha) (miles de t) Ene 5.20 74.33 Feb 3.70 52.89 Mar 11.70 167.24 Abr 64.10 916.25 May 62.20 889.09 Jun 112.30 1,605.22 1.28 18.34 4.06 1.60 2.29 Jul 224.80 3,213.29 16.40 234.47 41.29 26.18 37.42 Ago 129.00 1,843.93 3.28 46.83 9.68 4.45 6.36 Sep 91.10 1,302.18 Oct 22.00 314.47 Nov 3.00 42.88 Dic Suma 729.10 10421.76 20.96 299.64 46.07
Escenario 4. Suelo desnudo (C=0.85, P=1 y CN=90) Precipitación (mm) (miles de m 3 ) Q (mm) Q (miles de m 3 ) q p (m 3 /s) Sedimentos (t/ha) (miles de t) Ene 5.20 74.33 Feb 3.70 52.89 Mar 11.70 167.24 Abr 64.10 916.25 6.19 88.42 19.57 43.98 62.87 May 62.20 889.09 3.44 49.18 9.69 21.94 31.36 Jun 112.30 1,605.22 19.77 282.63 36.87 141.52 202.29 Jul 224.80 3,213.29 77.57 1,108.82 110.75 638.18 912.21 Ago 129.00 1,843.93 34.10 487.36 84.14 278.26 397.74 Sep 91.10 1,302.18 15.05 215.19 28.25 104.65 149.59 Oct 22.00 314.47 Nov 3.00 42.88 Dic Suma 729.1 10,421.8 156.1 2,231.6 1,756.1
Variación n de Q medio en 4 escenarios 250 Precipitación (mm) Precipitación y Q (mm) 200 150 100 Bosque Maíz Maíz en terrazas Suelo Desnudo 50 0 Ene Feb Mar Abr May Jun Jul Ago Sep Oct Nov Dic
Variación n de q p (máximo) en 4 escenarios 120 q p (m áxim o m ensual m 3 /s) 100 80 60 40 20 0-20 Q Bosque Q Maíz en terrazas Q Maíz Q Suelo denudo Ene Feb Mar Abr May Jun Jul Ago Sep Oct Nov Dic
Variación n de la producción n de sedimentos en 4 escenarios 700 Bosque 600 500 Maíz Maíz en terrazas Suelo Desnudo Sedimentos (t/ha) 400 300 200 100 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12