balance hídrico de la cuenca del río pixquiac · pdf filebalance hídrico...

BALANCE HÍDRICO DE LA CUENCA DEL RÍO PIXQUIAC (Documento técnico)

Proyecto: NCMA3-08-03

“DELIMITACIÓN DE ZONAS PRIORITARIAS Y EVALUACIÓN DE LOS MECANISMOS EXISTENTES PARA PAGO DE SERVICIOS AMBIENTALES

HIDROLÓGICOS EN LA CUENCA DEL RÍO PIXQUIAC, VERACRUZ, MÉXICO

Isabel García Coll Avelino Martínez Otero

Georgina Vidriales Chan

“Este proyecto se ejecuta bajo el patrocinio y soporte del Fondo Mexicano para la Conservación de la Naturaleza, A.C. (FMCN) y de la Agencia de los Estados Unidos de América para el Desarrollo

Internacional (USAID)”.

Senderos y Encuentros para un Desarrollo Autónomo Sustentable, A.C

BALANCE HÍDRICO DE LA CUENCA DEL RÍO PIXQUIAC Generales de la cuenca

La cuenca del río Pixquiac tiene una superficie 10,727 hectáreas y una longitud de 30.27 km. Se ubica en la ladera de barlovento del Cofre de Perote, expuesta a vientos cargados de humedad provenientes del Golfo de México. La variación altitudinal va desde los 1,040 msnm hasta los 3,740 metros sobre el nivel del mar.

La vegetación predominante en esta zona es: cafetales de sombra, bosque mesófilo de montaña, pino-encino y coníferas en la parte más alta de la cuenca, a grosso modo se puede decir que la superficie con cubierta forestal alcanza cerca del 70%, siendo sólo el 30% dedicado a actividades agropecuarias o vivienda. Esta cuenca abastece el 38.5% de agua las necesidades diarias de las ciudad de Xalapa además de abastecer parte del consumo del municipio y ciudad de Coatepec y de los propios habitantes de la cuenca.

Balance hídrico de la cuenca del río Pixquiac 1


Marco contextual De acuerdo con Arreola Muñoz1, “… las cuencas son unidades del territorio en donde funciona la combinación de un subsistema hídrico que produce agua, simultáneamente con los subsistemas ecológico, económico, social y político. En ellas se producen bienes y servicios ambientales que son demandados por las poblaciones localizadas en tu territorio”. Un rápido resumen de las funciones, valores y beneficios de las cuencas pone de manifiesto que éstas son un elemento clave para hacer frente a la crisis ambiental. A diferencia de lo que ocurre en otros temas de la relación sociedad-ambiente, los principales beneficios de las cuencas son fruto de las funciones inherentes a los ecosistemas. En términos generales, los aportes de las cuencas según Rendón (2003)2 son los siguientes: • Abastecimiento continúo de agua dulce. Las cuencas son un elemento fundamental para

la obtención de agua potable a largo plazo. Debido a los procesos naturales que se producen cuando el agua pasa a través de ellas, la vegetación y los suelos presentes en la cuenca pueden favorecer la captación de agua, abasteciendo los cauces incluso en secas; además, la cuenca puede cumplir mucho mejor la función de tratamiento de aguas residuales que un sistema técnicamente avanzado que cuesta miles de dólares.

• Regulación de la cantidad de agua. Muchos ríos siguen siendo una fuente segura de agua

durante todo el año debido a que en ocasiones el caudal alimenta zonas de pantanos y ciénagas. Esto propicia que el agua en la temporada de lluvias fluya más lentamente, lo cual amplía, en las épocas más secas, el período en el que puede disponerse de agua.

• Regulación climática. La preservación de los sistemas hidrológicos naturales como los

humedales, pantanos y bosques dentro de la cuenca tiene efectos microclimáticos y macroclimáticos evidentes.

• La evapotranspiración mantiene los niveles locales de humedad y la biodiversidad local.

En las áreas con vegetación arbórea, gran parte del agua de las lluvias regresa a la atmósfera por evaporación o transpiración volviendo a precipitar en la zona circundante. Zonas en donde la evapotranspiración real es más alta, tienden a albergar mayor biodiversidad.

Por lo anterior, resulta fundamental conocer la forma en que el agua circula dentro de una cuenca, entre otros aspectos para la delimitación de las zonas donde se realiza la mayor captación de agua para considerarlas en un esquema de pago por servicios ambientales. En este sentido, de acuerdo con Llerena (2003)3, “el concepto de cuenca como unidad territorial natural es el más importante ya que a partir de esta apreciación se puede comprender que únicamente en la cuenca hidrográfica es posible realizar balances hídricos. Es decir, cuantificar la oferta de agua que “produce” la cuenca durante el ciclo hidrológico. Es por sus cualidades de unidad hidrológica y de medio colector-almacenador-integrador de los procesos naturales y antrópicos que ocurren en la cuenca, que esta puede ser también una unidad política, administrativa, de gestión ambiental o de manejo de los diversos recursos naturales que alberga”.

1 Arreola Muñoz, A. (s/f) El Manejo integral de cuencas: limitaciones de una política sectorial para la gestión territorial del agua. Instituto para el Desarrollo Sustentable en Mesoamérica, A.C. (IDESMAC). 2 Rendón, Luis. 2003. La cuenca: sistema hidrológico o curso de agua natural. IMTA. Documento electrónico.3 Llerena, C. A. 2003. Servicios ambientales de las cuencas y producción de agua, conceptos, valoración, experiencias y sus posibilidades de aplicación en el Perú. FAO Presentado en el Foro Regional sobre Sistemas de Pago por Servicios Ambientales (PSA), Arequipa, Perú, 9-12 junio 2003, durante el Tercer Congreso Latinoamericano de Manejo de Cuencas Hidrográficas.



Dado que existe confusión en las definiciones de cuenca hidrológica e hidrográfica, coincidimos con Carabias y Landa (2005)4 en la aclaración de que “… la cuenca hidrográfica se refiere a la definición geográfica de la misma, mientras que la cuenca hidrológica se suele entender como una unidad para la gestión que se realiza dentro de la cuenca hidrográfica. Sin embargo, la Ley de Aguas Nacionales (LAN) (DOF, 29 abril, 2004) define cuenca hidrológica de la misma manera que otras fuentes definen la cuenca hidrográfica, por lo que estas autoras plantean que, “para todo fin práctico, se considera que el espacio geográfico que contiene los escurrimientos del agua y que la conducen hacia un punto de acumulación terminal es una cuenca hidrográfica. Una cuenca incluye ecosistemas terrestres (selvas, bosques, matorrales, pastizales, manglares, entre otros) y ecosistemas acuáticos (ríos, lagos, humedales, etc.), y sus límites se establecen por el parteaguas desde donde escurre el agua que se precipita en el territorio delimitado por éste, hasta un punto de salida”. En los estudios de cuencas es común presentar a la cuenca hidrográfica como un área en la que se distinguen sectores altos, medios y bajos, los cuales en función de las características topográficas del medio pueden influir en sus procesos hidrometeorológicos y en el uso de sus recursos (Llerena, 2003). Por su parte, Arreola-Muñoz (s/f) establece que “las cuencas tienen un funcionamiento territorial altitudinal ya que implica la relación directa entre las partes altas, cercanas al parteaguas, la zona de tránsito o intermedia y la parte baja de deposición y desembocadura, de tal forma que la parte alta afecta de manera determinante a la parte baja. También, tiene un funcionamiento de tipo subsidiario, ya que existe un sistema de cuencas integrado jerárquicamente, desde las grandes regiones hidrológicas de miles de kilómetros cuadrados, hasta las microcuencas, de apenas unos cientos de hectáreas. Finalmente, tiene un funcionamiento estacional, ya que el balance hídrico de una cuenca esta determinado por la cantidad de agua que precipita, la cual regularmente está asociada a la latitud, la circulación general de la atmósfera y el movimiento de rotación alrededor del Sol”. En el presente estudio se establecieron los límites de la cuenca y ésta se subdividió en subcuencas a partir del análisis de los escurrimientos y de los parteaguas que las delimitan, por lo que el balance hídrico se lleva a cabo tanto a nivel general de cuenca como para cada una de las subcuencas; sin embargo, para facilitar el proceso de evaluación de este balance, algunos análisis de resultados se llevan a cabo dividiendo la cuenca en zona alta, media y baja. De esta manera, los conceptos en que más frecuentemente utilizamos son: Cuenca: Sistema integrado por varias subcuencas o microcuencas. En este caso consideramos la cuenca del río Pixquiac como unidad de gestión del territorio. Subcuencas: Conjunto de microcuencas que drenan a un solo cauce con caudal fluctuante pero permanente. En la cuenca del río Pixquiac delimitamos trece subcuencas, que se presentan en la siguiente tabla, incluyendo la zona en la que se ubican y el área que ocupan. (Ver Mapa de subcuencas y delimitación de las zonas).

4 Carabias, J., y R. Landa, 2005, Agua, medio ambiente y sociedad. Hacia la gestión integral de los recursos hídricos en México. México, El Colegio de México, UNAM, Fundación Gonzalo Río Arronte, IAP.



Tabla 1. Zonificación cuenca río Pixquiac

Zona Subcuenca Superficie

(m2) Alta Alto Pixquiac 7,248,701 Alta Alto Atopa 10,503,234 Media Granada 3,025,842 Media Agüita Fría 3,683,849 Media Pixquiac 6,189,631 Media Huichila 7,121,852 Media Atopa 8,256,884 Media Medio Pixquiac 11,261,706 Media Medio Xocoyolapan 14,011,923 Baja Tixtla 3,966,195 Baja Chopantla 6,828,102 Baja Las Lajas 9,753,163 Baja Bajo Pixquiac 15,426,988

Superficie Total 107,278,070 Gran cuenca: Conjunto de varias cuencas con un cauce principal de gran magnitud que recorre gran extensión o regiones formando amplias llanuras y valles. En el caso de la cuenca que analizamos, ésta forma parte de la gran cuenca del río La Antigua, Veracruz.

Cuenca Alta del río La Antigua, donde el río Pixquiac aparece con el número 2. Tomado de L.E. Muñoz-Villers y J. López Blanco5

5 Muñoz-Villers, L. E.; López-Blanco, J. 2008. Land use/cover changes using Landsat TM/ETM images in a tropical and biodiverse mountainous area of central-eastern Mexico en International Journal of Remote Sensing, Volume 29, Issue 1 January 2008 , pages 71 - 93


http://www.informaworld.com/smpp/title~content=t713722504~db=all

http://www.informaworld.com/smpp/title~content=g788323388~db=all


Por su parte, la división en secciones o zonas parte del siguiente criterio: La cuenca alta, que corresponde generalmente a las áreas montañosas o cabeceras de

los cerros, limitadas en su parte superior por las líneas divisorias de aguas. La cuenca media, donde se juntan las aguas recogidas en las partes altas y en donde el

río principal mantiene un cauce definido.

La cuenca baja o zonas transicionales, donde el río desemboca a ríos mayores o a zonas

bajas tales como estuarios y humedales. Esta división por zonas resulta útil no solo para analizar el comportamiento de los diferentes componentes del balance, sino que también apoya la delimitación de las zonas funcionales de la cuenca, que en términos generales coinciden con la caracterización del ambiente fluvial de Robertson (1992), quien define un sistema fluvial generalizado basado en Schumm (1977) con la siguiente zonificación:

Zona Alta Zona Media Zona Baja Montañas y colinas Valle aluvial Delta

Procesos dominantes Erosión Transporte Sedimentación influencia Lito/relieve Erosión-sedimentación Fluvio-marina Tomado de INE SEMARNAT-Pladeyra (2003)6

Según Pladeyra (2003) estas tres zonas funcionales se caracterizan de acuerdo con los siguientes criterios: Zona de Cabecera: Es la zona donde nacen las corrientes hidrológicas, por ende se localizan en las partes más altas de la cuenca. Generalmente la rodean y por su función – principalmente de captación de agua- presentan la mayor fragilidad hidrológica. Zona de Captación – Transporte: Es la porción de la cuenca que en principio se encarga de captar la mayor parte del agua que entra al sistema, así como de transportar el agua proveniente de la zona de cabecera. Esta zona puede considerarse como de mezcla ya que en ella confluyen masas de agua con diferentes características físico-químicas.

6 INE SEMARNAT- Pladeyra 2003. Paisajes hidrológicos y balance hídrico de la cuenca Lerma Chapala, México.



Zona de Emisión: Se caracteriza por ser la zona que emite hacia una corriente más caudalosa el agua proveniente de las otras dos zonas funcionales.

CICLO HIDROLÓGICO Y BALANCE HÍDRICO De acuerdo con Sánchez San Román (2001), “se denomina Ciclo Hidrológico al movimiento general del agua, ascendente por evaporación y descendente primero por las precipitaciones y después en forma de escorrentía superficial y subterránea”; es decir, que es el proceso global por el cual se considera al agua un recurso natural renovable, debido a que en esa circulación espontánea y continua el líquido vital se purifica y retorna temporalmente a sus fuentes que la ponen al alcance de sus múltiples demandantes. La ecuación de continuidad, o de balance hidrológico, es la ley más importante en Hidrología, y aunque su expresión es muy simple, la cuantificación de sus términos es normalmente complicada, principalmente por la falta de mediciones directas en campo y por la variación espacial de la evapotranspiración, de las pérdidas profundas (a acuíferos) y de las variaciones del agua almacenada en una cuenca. Como respuesta a estas dificultades, generalmente se admiten dos asunciones: a. la primera supone que las pérdidas profundas son despreciables (se considera, por tanto,

que la cuenca es impermeable), y b. la segunda admite que las variaciones del agua almacenada en la cuenca son

despreciables para un período suficientemente largo (normalmente un año).



Esquema de flujo de agua en el ecosistema (tomado de Küppers et al.)7

transpiraciónAgua de neblina

precipitación

flujo de savia almacenamiento de

agua en la biomasa

Toma de agua por los raíces

precipitación en el bosque

Flujo de agua superficial evaporación

escorrentia

Flujo de agua en el suelo percolación

flujo de agua en el suelo

“Cuenca”

Balance hídrico De acuerdo con INE SEMARNAT- Pladeyra (2003), la evaluación de los recursos hídricos de una cuenca requiere de una estimación correcta del balance hidrológico, es decir, comprender el ciclo en sus diferentes fases, la forma en que el agua que se recibe por precipitación y se reparte entre el proceso de evapotranspiración, escorrentía e infiltración. La ecuación de balance hidrológico es una expresión muy simple, aunque la cuantificación de sus términos es normalmente complicada por la falta de medidas directas y por la variación espacial de la evapotranspiración, de las pérdidas profundas (en acuíferos) y de las variaciones del agua almacenada en la cuenca (Llorens, 2003). En general podemos afirmar que del agua que cae en un determinado sitio (precipitación = P), una parte vuelve a la atmósfera ya sea por evaporación directa o por transpiración de la vegetación (evapotranspiración = ETR); otra parte escurre por la superficie (escorrentía superficial = ES) confluyendo a través de la red de drenaje hasta alcanzar los cauces principales y finalmente el mar, y el resto se infiltra en el terreno y se incorpora al sistema de aguas subterráneas o acuífero (infiltración = I).

7 Küppers, M. T. Motzer, D. Schmitt, C. Ohlemacher, S. Strobl , D. Anhuf, R. Zimmermann. Evapotranspiración de los árboles y del bosque montano tropical cerca del ECSF.



Estas magnitudes deben cumplir con la siguiente ecuación que se conoce con el nombre de balance hidrológico:

P = ETR + ES + I La fórmula general que se utiliza en el balance hidrológico es la siguiente:

CAPTACIÓN – EVAPOTRANSPIRACIÓN = ESCORRENTÍA SUPERFICIAL + INFILTRACIÓN

En este caso, como el balance hidrológico se lleva a cabo en cada una de las subcuencas, en éstas se determinan, clasifican y ponderan las áreas que ocupan los diferentes tipos de vegetación, suelo, litología y pendientes, así como las áreas cubiertas por cada una de las isoyetas e isotermas. En la siguiente tabla se muestran los componentes naturales que se propone utilizar para definir cada uno de los componentes de la formula, y cada uno de éstos será analizado y ponderado en función de su influencia en la fase del movimiento del agua en el que participen.

Tabla 2. Componentes fórmula balance COMPONENTES DE LA FÓRMULA DE BALANCE

COMPONENTES NATURALES Captación (P x área)

Evapotranspiración (ETR)

Escorrentía superficial

(ES)

Infiltración (I)

Precipitación (isoyetas y mediciones) Temperatura (isotermas y mediciones) Tipos de suelo Tipos litológicos Tipos de pendientes Tipos de vegetación y usos del suelo

Esquema de isoyetas en la cuenca del río Pixquiac, con base en la carta de precipitación anual de CONABIO.



En cada una de las subcuencas se estiman las áreas ocupadas por cada uno de los componentes naturales relacionados en la tabla anterior, en función al área total de cada subcuenca. De esta manera de establecen las magnitudes en que cada una de ellas interviene sobre los componentes de la fórmula de balance. A continuación se describe el concepto y la metodología utilizada para calcular cada uno de los componentes de la fórmula del balance, así como los resultados obtenidos. 1. Precipitación (P) Es el agua que cae en una zona determinada que se delimita como cuenca o subcuenca y puede ocurrir como lluvia, neblina, nieve, rocío, etc. La medición de la lluvia se realiza en las estaciones climáticas y es uno de los datos necesarios para el balance que con mayor frecuencia se encuentran disponibles, si bien puede variar la periodicidad y confiabilidad de éstos dependiendo del método de medición y de la permanencia de las estaciones climáticas a través del tiempo. En este estudio se consideraron tanto las isoyetas de precipitación promedio anual de Conabio8 como los datos de las estaciones climáticas seleccionadas y validados en este estudio que aparecen registrados en el ERIC II9. Se elaboró el climograma general de la cuenca para observar la relación entre precipitación y temperatura promedio mensual a través del año.

Climograma de la cuenca del río Pixquac, Ver.

0.00

50.00

100.00

150.00

200.00

250.00

300.00

Ene Feb Mar Abr May Jun Jul Ago Sep Oct Nov Dic

Pp (

mm

)

0.00

5.00

10.00

15.00

20.00

25.00

T (

º C

)

Precipitación promedio mensual Temperatura promedio mensual

La precipitación horizontal, agua en forma de niebla que condensa al entrar en contacto con la vegetación, adquiere importancia en aquellos lugares cubiertos con masas boscosas y con frecuencia de días con neblina; no obstante su importancia, el valor de esta precipitación no se cuantifica en las estaciones climáticas por lo que debe medirse en campo o estimarse mediante modelos que relacionen las variables que confluyen en la presencia de este fenómeno.

8 Conabio. Mapa de Isoyetas 1:250,000 9 ERICII-IMTA (2000). Banco de datos histórico nacional del Servicio Meteorológico Nacional, México.



Según Llerena (2003), “en contra de algunos supuestos antiguos que aún se llegan a admitir como válidos, la evapotranspiración de un bosque no implica necesariamente que se produzca lluvia o un aumento de la misma en la cuenca o sub-cuenca en donde se ubica tal bosque (Golding 1970). Sin embargo, hay dos excepciones a lo arriba afirmado. La que nos interesa es el caso de los llamados bosques de niebla o bosques nublados, de ecosistemas montañosos o de lomas en los cuales se concentra el aire cargado de humedad movido por los vientos, la humedad atmosférica se condensa y el agua cae al suelo desde el follaje aumentando en forma importante su dotación para los procesos hidro-biológicos. Este proceso llamado también precipitación horizontal puede llegar a aportar hasta 100% más de agua disponible al suelo (Stadtmuller 198710, 1994, Hamilton et al 199511, Bruijnzeel y Hamilton 200012, WWF/ IUCN 200013)”. En nuestro caso se consideraron los valores de precipitación horizontal obtenidos en mediciones de campo realizadas por el Instituto de Ecología, A. C. (2007)14 en una cuenca paralela (Río Gavilanes), la cual presenta condiciones físico-biológicas y de uso muy similares a las del Pixquiac. A partir del análisis de los resultados de este estudio y con posteriores entrevistas personales con los investigadores involucrados en este estudio se decidió dar un valor de precipitación horizontal equivalente al 2% de la precipitación vertical. Para aplicar este valor de la forma más realista posible se analizaron los días promedio mensual con presencia de eventos de neblina, para descartar los días con alto grado de humedad al estimar la evapotranspiración, ya que se considera que en los días con neblina el ambiente se encuentra saturado de humedad y la evapotranspiración es despreciable.

Precipitación promedio y proporción de días con neblina mensual

0.00

50.00

100.00

150.00

200.00

250.00

300.00


Pp (

mm

)

0.00%

5.00%

10.00%

15.00%

20.00%

25.00%

30.00%

Día

s co

n n

eblin

a (

%)

Precipitación promedio mensual Proporción días con neblina

10 Stadtmuller, T. (1987) Los bosques nublados en el trópico húmedo, UNU, CATIE, Turrialba, 85pp. 11 Hamilton, L.S., Juvik, J.O. y Scatena, F.N. (Editores, 1995) Tropical Montane Cloud Forests, Ecological Studies Vol.110, Springer-Verlag, Ann Arbor, 407pp. 12 Bruijnzeel, L.A. y Hamilton, L.S. (2000) Decision Time for Cloud Forests. .UNESCO,IUCN,WWF, 39 pp. 13 WWF/IUCN (2000).Bosques Nublados Tropicales Montanos: Tiempo para la Acción, WWF International, The World Conservation Union, Arborvitae,28 pp. 14 Instituto de Ecologia, A. C.(2007). Medición y análisis de los efectos de distintos tipos de cubierta forestal sobre los procesos climáticos, hidrológicos y erosivos en Veracruz, México



Captación (Pp x área). Es la cantidad de agua obtenida por la precipitación (vertical + horizontal) por unidad de área del territorio (cuenca y subcuencas). El resultado de este cálculo se da en m3. A este valor lo denominamos captación bruta. Como se aprecia en el siguiente gráfico, se estimó la captación total o bruta mensual promedio de cada subcuenca y de la cuenca en su conjunto, la cual es un reflejo directo del comportamiento de las precipitaciones mensuales.

7,684.6 7,351.1 6,467.3 7,668.5

12,477.0

37,599.8

33,980.8 32,809.9

36,702.4

17,806.6

9,316.27,047.0


Captación total mensual en la cuenca (millones de m3)

Para determinar cuáles son las subcuencas donde se lleva a cabo la mayor captación de agua, se dividió el valor de captación bruta entre la superficie de cada subcuenca, lo que nos permite eliminar el peso del área y obtener el valor real de captación de agua por subcuenca dado en m/m2, es decir, la columna de agua que cae porcada metro cuadrado de superficie en las subcuencas. Como se aprecia en el siguiente gráfico, la captación es bastante similar y cercana a los 2 metros en todas las subcuencas, siendo las de mayor captación las que se encuentran en la zona media de la cuenca.

1.678

1.725

1.738

2.003

2.003

2.003

2.004

2.031

2.066

2.126

2.135

2.148

2.151

Alto Atopa

Atopa

Alto Pixquiac

Bajo Pixquiac

Chopantla

Granada

Tixtla

Huichila

Pixquiac

Medio Pixquiac

Medio Xocoyolapan

Las Lajas

Aguita Fria

Captación total anual por subcuencas en la cuenca del río Pixquiac (m/m2)



La proporción de la captación bruta o total por zonas de la cuenca nos muestra que en la zona media se realiza la mayor captación (%2%), seguida por la zona baja (34%) y la de menor captación es la zona alta con el 14% del total

Porcentaje de la captación total por zonas de la cuenca

Zona alta14%

Zona media52%

Zona baja34%

La siguiente gráfica representa la captación bruta mensual por zonas.

0

2,000,000

4,000,000

6,000,000

8,000,000

10,000,000

12,000,000

14,000,000

16,000,000

18,000,000

20,000,000

Capta

ción (

m3)


Captación total mensual por zonas de la cuenca

Zona Alta Zona Media Zona Baja



De 214,732.871 a 281,568.589 m3

De 281,568.589 a 512,391.253 m3

De 512,391.253 a 641,763.145 m3

De 641,763.145 - 848,408.754 m3

De 848,408.754 a 1'094,770.033 m3

Captación bruta en m3

Captación bruta cuenca del río Pixquiac (Pp x área)

Alto Pixquiac

Alto Atopa

Huichila

Pixquiac

Medio PixquiacGranada

Bajo PixquiacChopantlaLas Lajas

Atopa

Medio Xocoyolapan

Agûita Fria

Tixtla

N

2. Evapotranspiración La evapotranspiración es la cantidad de agua que retorna a la atmósfera, tanto por transpiración de la vegetación como por evaporación del suelo. Su magnitud depende del agua realmente disponible, es decir la que el suelo ha logrado retener para el consumo de la vegetación, así como la que ha sido interceptada por ésta. Respecto a la relación bosques – lluvia, Llerena (2003) afirma que “una de las interrelaciones más importantes se da en el proceso de intercepción, por el cual gran parte de la precipitación incidente en la cuenca moja el follaje, queda retenida en la copa de los árboles y retorna la atmósfera por evaporación. Los valores de intercepción varían en función de la composición del bosque, sus características y ubicación. Un rango de valores medios de intercepción expresada como porcentaje de la lluvia total, generalmente aceptado para los bosques 15 a 40 %. Como se indicó anteriormente, la intercepción es parte de la evapotranspiración (Bruijnzell 199015, 199116)”. Se trata de un parámetro de difícil cuantificación, sobre todo por la ausencia de estaciones que midan estos parámetros en campo, por lo que resulta necesario deducir, en primer lugar, el valor de la evapotranspiración potencial (ETP) mediante fórmulas empíricas. Una vez calculada la ETP, y tomando en consideración las características de la cubierta vegetal, las peculiaridades climáticas y las posibles variaciones de la reserva de agua en el suelo, es posible estimar el valor de la ET actual utilizando la fórmula de Holdridge.

15 Bruijnzeel, L.A. (1990) Hydrology of moist tropical Forests and effects of conversion: a state of knowledge review. UNESCO, IAHS, Free University Amsterdam, 224pp. 16 Bruijnzeel, L.A. (1991) Hydrological impacts of tropical forest conversion. Nature & Resources 27 (2):36-45.



Aunque la evapotranspiración es el segundo término en importancia en un balance hidrológico –después de la precipitación – o el primero en zonas áridas y semiáridas, en la actualidad no existe una metodología para medirla a escala de cuenca, por lo que se estima a partir de la utilización de diferentes modelos. La dificultad de la modelación de la evapotranspiración radica en poder representar los complejos procesos y factores que la determinan de una manera simple. A continuación se desarrollan en síntesis los métodos utilizados en este estudio para estimar la evapotranspiración potencial y actual. 2.1. Evapotranspiración potencial mediante Thornthwaite17 Mediante la fórmula de Thorntwhaite se calcula la evapotranspiración potencial (ETP). La real es la que se mide en las estaciones meteorológicas con el tanque de evaporación. Thornthwaite introdujo el término evapotranspiración potencial (ETP) para expresar "la cantidad de agua que perderá una superficie completamente cubierta de vegetación en crecimiento activo si en todo momento existe en el suelo humedad suficiente para su uso máximo por las plantas". Es difícil que en la práctica se den todas las condiciones para que tenga lugar la ETP, pero es un método que se estableció a partir de las medidas realizadas en latitudes medias, donde dan buenos resultados por su similitud con la realidad. Cálculo de la E.T.P. Evapotranspiración potencial mensual (mm) ETP = 16 x (10 T / I) a

I = índice de calor anual = suma de los 12 valores del índice de calor mensual (i). Donde: i= ( T / 5 ) elevado a 1,514 T = temperatura media mensual en ºC. a = función del índice de calor anual (I), que simplificado equivale a 0,016 elevado a 0,5 a se calcula como: a = 0,000000675× I elevado a 3 - 0,0000771× I elevado a 2 + 0,01792 × I + 0,49239 Para el cálculo de la ETP de un mes determinado se debe corregir la ETP mediante un coeficiente que tenga en cuenta el número de días del mes y horas de luz de cada día, en función de la latitud. Para lo cual se introduce el índice de iluminación mensual en unidades de 12 horas, que deberá multiplicar a la ETP para obtener la ETP según Thornthwaite (mm/mes) final. ETP (corregida) = ETP × L (mm/mes) ETP : evapotranspiración mensual en mm L : factor de corrección del número de días del mes (Ndi) y la duración astronómica del día Ni -horas de sol-: Li = Ndi/30 × Ni/12 (Tablas de L mensuales por latitud)

17 Thornthwaite, C. W. 1948. ‘‘An approach toward a rational classification of climate.’’ Geography. Rev. 38.



2.2. Evapotranspiracion potencial mediante Hargreaves18 La fórmula de Hargreaves (Hargreaves y Samani, 1985)19 para evaluar la Evapotranspiración Potencial20 necesita solamente datos de temperaturas y de Radiación Solar. La expresión general es la siguiente:

ET0 = 0,0135 (tmed + 17,78) Rs (1)

donde: ET0 = evapotranspiración potencial diaria, mm/día tmed = temperatura media, °C Rs = radiación solar incidente, convertida en mm/día La radiación solar incidente, Rs, se evalúa a partir de la radiación solar extraterrestre (la que llega a la parte exterior de la atmósfera, que sería la que llegaría al suelo si no existiera atmósfera); ésta última aparece según los autores como R0 ó Ra, y la leemos en tablas en función de la latitud del lugar y del mes. En este documento nos referiremos a ella como R0. Obtención de la Radiación Solar Incidente (Rs) Samani (2000)21 propone la siguiente fórmula: Rs = R0 * KT * (tmax - t min)0,5 (2) donde: Rs = Radiación solar incidente R0 = Radiación solar extraterrestre (tabulada) KT = coeficiente tmax = temperatura diaria máxima t min = temperatura diaria mínima Puesto que los valores de R0 están tabulados y las temperaturas máximas y mínimas son datos empíricos relativamente fáciles de obtener, la dificultad para aplicar esta sencilla expresión la encontramos en el coeficiente KT. Para evaluar la Radiación Solar Extraterrestre (R0) existen varias tablas, todas ellas en función de la latitud y del mes. Al final de este documento se incluye la tabla de R0 de Allen et al (1998)22. Esta tabla está en MJulio/m2/día, para pasar a mm/día (de agua evaporada) multiplicar por 0,408 23

18 Sánchez San Román, F. J. Dpto. Geología Univ. Salamanca Disponible en Internet: http://web.usal.es/~javisan/hidro Pág. 1 19 Hargreaves, G.H., Samani, Z.A., 1985. Reference crop evapotranspiration from temperature. Applied Eng. in Agric., 1(2): 96-99. 3En realidad es para calcular la Evapotranspiración de Referencia. 21 Samani, Z. (2000). Estimating Solar Radiation and Evapotranspiration Using Minimum Climatological Data. Journal of Irrigation and Drainage Engineering, Vol. 126, No. 4, pp. 265-267. 22 Allen, R.G.; L. S. Pereira y D. Raes (1998).- Crop evapotranspiration - Guidelines for computing crop water requirements - FAO Irrigation and drainage paper 56 Disponible en Internet en: http://www.fao.org/docrep/X0490E/X0490E00.htm#Contents 23 Para mayor exactitud, multiplicar por: 238,85 / (597,3 -0,57 T) ; donde T= temperatura media del periodo elegido



El coeficiente KT de la expresión (2) es un coeficiente empírico que se puede calcular a partir de datos de presión atmosférica, pero Hargreaves (citado en Samani, 200024) recomienda KT = 0,162 para regiones del interior y KT = 0,19 para regiones costeras. Fórmula simplificada Sustituyendo del valor de Rs de (2) en la expresión inicial (1), y tomando para el coeficiente KT el valor medio de 0,17, resulta la expresión citada con más frecuencia en la bibliografía: ET0 = 0,0023 (tmed + 17,78) R0 * (tmax - tmin)0,5 (3) donde: ET0 = evapotranspiración potencial diaria, mm/día tmed = temperatura media diaria, °C R0 = Radiación solar extraterrestre, en mm/día (tabulada) tmax = temperatura diaria máxima t min = temperatura diaria mínima

24 Samani, Z. (2000). Estimating Solar Radiation and Evapotranspiration Using Minimum Climatological Data . Journal of Irrigation and Drainage Engineering, Vol. 126, No. 4, pp. 265-267.



Tabla de Radiación solar extraterrestre en MJ m-2 d-1 (Allen et al., 1998) http://www.fao.org/docrep/X0490E/x0490e0j.htm#annex 2. meteorological tables

Latitud Norte Ene Feb Mar Abril Mayo Jun Jul Ago Sep Oct Nov Dic

2.3. Evapotranspiración potencial y actual mediante la clasificación climática de

Holdridge25 De acuerdo con Montealegre León (2008)26, las agrupaciones de asociaciones con base en la cuantificación de algunos parámetros climáticos se denominan según Holdridge “Zonas de Vida”. Son conjuntos naturales de asociaciones, sin importar que cada grupo incluya una catena de diferentes unidades de paisaje o de medios ambientales, que pueden variar desde pantanos hasta crestas de colinas. Al mismo tiempo, las zonas de vida comprenden

25 Céspedes, V. W. y J. A. Tosi (2000). El Sistema de Zonas de Vida. Biocenosis 13(1/2). 26 Montealegre León, F. A. 2008. Curso Básico de Meteorología y Climatología, Universidad Nacional de Colombia. En Internet http://www.virtual.unal.edu.co/cursos/sedes/palmira/5000134/index.html


http://www.virtual.unal.edu.co/cursos/sedes/palmira/5000134/index.html


divisiones igualmente balanceadas de los tres factores climáticos principales, es decir, calor, precipitación y humedad. La progresión logarítmica de temperatura y de valores de precipitación, suministra una base teórica sólida para establecer divisiones igualmente balanceadas. Holdridge se basó en los estudios de Mitscherlich, el cual mostró que, cuando un elemento es un factor limitante en la alimentación de las plantas; las adiciones de ese elemento hasta la cantidad que pueda ser utilizada, deben incrementarse en progresión logarítmica, si se desea obtener una secuencia de incrementos iguales en la producción. Figuras 1. Las zonas de vida se definen con base en los valores promedios anuales de calor, utilizándose el concepto de biotemperatura. Este autor define la biotemperatura promedia como un promedio de las temperaturas en °C a las cuales tiene lugar crecimiento vegetativo, en relación con el periodo anual. Esta fórmula se utiliza en Latitudes bajas y bajas elevaciones (<1000 m). Para latitudes bajas y elevaciones medias (1000 a 3000 m). la temperatura media anual equivale a la biotemperatura T(biológica). En el caso que analizamos y de acuerdo con los planteamientos de Holdridge, no es necesario calcular la biotemperatura ya que es posible utilizar la temperatura promedio mensual real. Con los valores promedios de la precipitación y la humedad se entra en el siguiente nomograma, donde el área estudiada se ubica en la zona de vida de “Bosques Húmedos”.

Figura 1. Zonas de vida según Holdridge Fuente: Holdridge, L., 1987

Para Holdridge la evapotranspiración potencial tiene un significado diferente a la de Penman, puesto que considera a la vegetación natural (máxima perdida de agua por evaporación y transpiración bajo un óptimo contenido de humedad en el suelo). Siendo calculada empíricamente como sigue:



Etp = 58.93 x Temperatura biológica en mm Para el cálculo de la evapotranspiración real, se calcula primero la relación de evapotranspiración potencial como la relación entre ésta y el valor de la Precipitación media anual. Posteriormente se entra por la base del nomograma de la Figura 2 con el valor de la relación de evapotranspiración potencial subiendo hasta encontrarse con la curva de evapotranspiración actual o real (Eta), se proyecta luego hacia la izquierda o derecha del nomograma y se lee, el porcentaje que hay que aplicarle a la evapotranspiración potencial para encontrar la real. Además al igual que la clasificación de Lang y Trojer, Holdridge introduce un factor de lluvia denominado provincia de humedad (están dentro de los rangos de la relación de evapotranspiración de referencia), ubicando en la parte superior los meses secos al año.

Figura 2. Movimiento del agua en asociaciones climáticas. Fuente: Holdridge. L. 1987

Como se ve Holdridge establece un balance hídrico, al decir que la evapotranspiración potencial (ETP) es una función de la precipitación; siendo la evapotranspiración actual o real la que verdaderamente se lleva a cabo en condiciones de contenido variable de humedad en el suelo.



RESULTADOS ETP Como resultado de la aplicación de las 3 fórmulas anteriormente descritas se presenta la siguiente tabla de resultados para toda la cuenca del río Pixquiac.

ETP ENE FEB MAR ABR MAY JUN JUL AGO SEP OCT NOV DIC TOTAL ANUAL

Thornwwaite 3,618,988 3,615,201 5,530,746 6,750,642 8,629,318 8,149,747 8,191,706 7,643,260 5,479,887 5,358,148 3,869,080 2,772,826 69,609,549 Hargreaves 4,838,342 4,771,251 5,935,873 6,899,378 9,273,431 10,350,217 10,841,290 10,150,342 7,916,968 7,060,207 4,972,367 4,371,575 87,381,241 Holdridge 4,390,061 4,366,160 4,050,165 4,809,136 6,661,690 7,841,336 7,543,883 7,402,972 6,460,372 6,153,877 4,791,685 3,907,441 68,378,778

3. Captación Neta La captación neta es el resultado de la resta de la Captación total menos la ETP, a este valor después se dividirá entre el agua que se infiltra y la que escurre de acuerdo con el modelo.

Captación Neta ENE FEB MAR ABR MAY JUN JUL AGO SEP OCT NOV DIC TOTAL

ANUAL Thornwwaite 4,065,575 3,735,913 936,578 917,887 3,847,684 29,450,039 25,789,115 25,166,625 31,222,558 12,448,425 5,447,095 4,274,151 147,301,645 Hargreaves 2,846,220 2,579,864 531,451 769,150 3,203,571 27,249,569 23,139,531 22,659,542 28,785,478 10,746,366 4,343,808 2,675,402 122,901,020 Holdridge 3,294,502 2,984,954 2,417,159 2,859,393 5,815,312 29,758,450 26,436,938 25,406,913 30,242,073 11,652,696 4,524,490 3,139,536 148,532,416

4. Infiltración La infiltración es el volumen de agua procedente de las precipitaciones que atraviesa la superficie del terreno y ocupa total o parcialmente los poros del suelo y del subsuelo. Esta se calcula una vez que se resta a la captación bruta la evapotranspiración (captación neta), ponderando las diferentes variables del medio que influyen en la capacidad de infiltración y/o grado de permeabilidad presente en la cuenca en función de el tipo de suelos y rocas, el grado de inclinación de las pendientes y el tipo de vegetación y uso del suelo.

Peso relativo de cada uno de los factores

FACTOR % Pendientes 40 Vegetación 30 Suelos 20 Rocas 10

Antes de llevar a cabo lo anterior, se estima el porcentaje de saturación del suelo en dependencia del comportamiento de la ETP y la precipitación promedio a través de los meses, lo que permite identificar los meses con déficit hídrico, así como aquellos con alta saturación de agua, lo que influirá en el porcentaje de infiltración en el suelo. 5. Escorrentía superficial o caudal El agua de las precipitaciones que no es evaporada ni infiltrada, escurre superficialmente en forma de: a. Escorrentía directa que es el agua que llega directamente a los cauces superficiales en

un periodo corto de tiempo tras la precipitación, y que engloba la escorrentía superficial y la sub-superficial (agua que tras un corto recorrido lateral sale a la superficie sin llegar a la zona freática).



b. Escorrentía basal que es la que alimenta a los cauces superficiales en época de estiaje. En lo que respecta a la relación bosques – caudal, es importante considerar el planteamiento de Llerena (2003) quien afirma que “la presencia de bosques en una cuenca no significa el aumento del caudal sino generalmente (en función al tipo de bosque, su estado y el clima) su posible disminución como consecuencia de las demandas de agua por la planta y su intercepción (evapotranspiración). El popular concepto del bosque y sus suelos forestales considerados como “esponja hídrica” por su capacidad de retener el agua y soltarla poco a poco, debería por lo menos combinarse con el de “bomba hidráulica” por la cantidad de agua que mueve del suelo hacia la atmósfera (Hewlett 198227, Hamilton y King 198328, Smiet 198729, Brooks et al 199730). Sin embargo, la mayor cobertura vegetal de la cuenca con bosques mejorará su capacidad de infiltración y el agua de lluvia que llegue al suelo, incrementara gradualmente el caudal por la vía sub-superficial, produciendo un flujo de agua más limpio y regular, con rangos de caudales anuales extremos más pequeños. Asimismo, la evapotranspiración permitirá crear nuevos espacios disponibles para almacenar agua, disminuyendo los riesgos de saturación e inundación. Una cuenca deforestada transferirá un menor volumen de agua hacia la atmósfera por evapotranspiración, quedando por tanto más agua para el caudal. Sin embargo, con escasa vegetación sobre el suelo y menores valores de infiltración, el agua de lluvia que llegue al suelo alcanzará los cauces por escurrimientos superficiales rápidos que producirán erosión en las laderas y un flujo violento y cargado de sedimentos que aumentará la turbidez del río y las posibilidades de altos picos de descarga e inundaciones”. Una vez estimados los volúmenes de agua que se infiltran mensualmente en cada subcuenca, se establece que el agua restante es la que va a escurrir superficialmente, lo que denominamos caudal o escurrimiento superficial. RESULTADOS COMPARATIVOS FINALES DEL BALANCE HÍDRICO. Como se aprecia en la descripción metodológica anterior y los resultados parciales presentados, el modelo desarrollado utiliza los mismos valores de precipitación y captación bruta, así como las ponderaciones de las diferentes variables que intervienen en la estimación de la evapotranspiración, infiltración y escorrentía –grado de pendiente, tipos de suelo, rocas y tipos de vegetación y usos del suelo. Lo que varía en el modelo son las fórmulas utilizadas para estimar la evapotranspiración potencial, y como resultado de éstas el resto de los componentes de la fórmula general de balance varían en cada ecuación. A continuación se presenta un resumen de los resultados finales del balance utilizando las tres fórmulas de evapotranspiración descritas, primero en un comparativo mensual para posteriormente comparar los valores anuales del balance mediante las tres fórmulas. El análisis mensual que se presenta a continuación en forma de tablas y gráficas muestra los valores (millones de m3) de los parámetros de la fórmula del balance hídrico a través del año con las tres ecuaciones de evapotranspiración potencial utilizadas. Comparando estos

27 Hewlett, J.D. (1982) Principles of forest hydrology, The University of Georgia Press, Athens, 183pp. 28 Hamilton, L.S. y King, P.N. (1983) Tropical forested watersheds, Hidrologic and soils response to mayor uses or conversions, East-West Center/UNESCO-MAB, Westview Press, Boulder,168pp. 29 Smiet, F. (1987) Tropical Watershed Under Attack, Ambio 16 (2-3): 156-158 30 Brooks, K.N., Folliott, P., Gregersen, M. y DeBano, L. (1997) Hydrology and the Management of Watersheds. Iowa State University Press, Ames, 502pp.




resultados es posible observar que, independientemente de la ecuación utilizada, los valores de captación bruta, captación neta y escorrentía están directamente relacionados con el comportamiento mensual de la precipitación, como era de esperarse; sin embargo, los valores sí varían en dependencia de la ecuación utilizada para estimarlos, como por ejemplo en el caso de la ecuación de Holdridge, donde los valores mensuales de escorrentía son mucho menores que los que se estiman mediante Hargreaves y Thorntwaite. De la misma manera, el comportamiento mensual de la evapotranspiración estimada presenta un patrón similar en las tres ecuaciones a lo largo de los meses, aunque sus valores difieran. Finalmente, en lo que respecta al último parámetro que es la infiltración, observamos que el comportamiento mensual resulta similar en el caso de las ecuaciones de Hargreaves y Thorntwaite, pero difiere considerablemente en Holdridge, donde a través de los meses la infiltración muestra un patrón parecido al de la captación, o sea que en este caso depende directamente de la precipitación.


BALANCE HÍDRICO DE ACUERDO CON LA ECUACIÓN DE THORNTWAITE (millones de metros cúbicos) Ene Feb Mar Abr May Jun Jul Ago Sep Oct Nov Dic Total anual

Captación bruta 7,684.56 7,351.11 6,467.32 7,668.53 12,477.00 37,599.79 33,980.82 32,809.88 36,702.45 17,806.57 9,316.17 7,046.98 216,911.19 ETP 3,618.99 3,615.20 5,530.75 6,750.64 8,629.32 8,149.75 8,191.71 7,643.26 5,479.89 5,358.15 3,869.08 2,772.83 69,609.55 Captación neta 4,065.57 3,735.91 936.58 917.89 3,847.68 29,450.04 25,789.11 25,166.62 31,222.56 12,448.43 5,447.09 4,274.15 147,301.64 Infiltración 1,226.74 1,686.00 358.82 354.37 1,003.02 3,010.39 3,949.44 2,571.01 6,411.72 3,803.17 1,652.10 1,300.53 27,327.31Escorrentía 2,829.42 2,048.84 591.68 576.56 2,934.83 25,916.59 21,461.33 22,160.82 24,309.22 8,553.72 3,771.03 2,949.24 118,103.26

Balance hídrico mensual con la ecuación de Thorntwaite

0

5,000,000

10,000,000

15,000,000

20,000,000

25,000,000

30,000,000

35,000,000

40,000,000


m3

Captación bruta ETP Captación neta Infiltración Escorrentía



BALANCE HÍDRICO DE ACUERDO CON LA ECUACIÓN DE HARGREAVES (millones de metros cúbicos) Ene Feb Mar Abr May Jun Jul Ago Sep Oct Nov Dic Total anual

Captación bruta 7,684.56 7,351.11 6,467.32 7,668.53 12,477.00 37,599.79 33,980.82 32,809.88 36,702.45 17,806.57 9,316.17 7,046.98 216,911.19 ETP 4,838.34 4,771.25 5,935.87 6,899.38 9,273.43 10,350.22 10,841.29 10,150.34 7,916.97 7,060.21 4,972.37 4,371.58 87,381.24 Captación neta 2,846.22 2,579.86 531.45 769.15 3,203.57 27,249.57 23,139.53 22,659.54 28,785.48 10,746.37 4,343.81 2,675.40 122,901.02 Infiltración 884.39 1,202.55 234.88 345.86 913.71 2,849.57 3,640.43 2,374.99 5,999.49 3,383.67 1,357.59 831.12 24,018.25Escorrentía 1,921.14 1,368.06 297.52 423.35 2,236.31 23,403.05 18,708.12 19,412.26 22,058.80 7,149.69 2,913.61 1,806.29 101,698.21

Balance hídrico mensual con la ecuación de Hargreaves

0

5,000,000

10,000,000

15,000,000

20,000,000

25,000,000

30,000,000

35,000,000

40,000,000


m3





BALANCE HÍDRICO DE ACUERDO CON LA ECUACIÓN DE HARGREAVES (millones de metros cúbicos) Ene Feb Mar Abr May Jun Jul Ago Sep Oct Nov Dic Total anual

Captación bruta 7,684.56 7,351.11 6,467.32 7,668.53 12,477.00 37,599.79 33,980.82 32,809.88 36,702.45 17,806.57 9,316.17 7,046.98 216,911.19 ETP 4,390.06 4,366.16 4,050.16 4,809.14 6,661.69 7,841.34 7,543.88 7,402.97 6,460.37 6,153.88 4,791.68 3,907.44 68,378.78Captación neta 3,294.50 2,984.95 2,417.16 2,859.39 5,815.31 29,758.45 26,436.94 25,406.91 30,242.07 11,652.70 4,524.49 3,139.54 148,532.42 Infiltración 1,677.15 1,524.41 1,267.99 1,492.05 2,954.62 15,264.42 13,554.19 13,024.41 15,529.93 5,946.73 2,298.28 1,596.31 76,130.49 Escorrentía 1,617.35 1,460.54 1,149.17 1,367.34 2,860.69 14,494.03 12,882.74 12,382.50 14,712.14 5,705.97 2,226.21 1,543.22 72,401.92

Balance hídrico mensual con la ecuación de Holdridge

0

5,000,000

10,000,000

15,000,000

20,000,000

25,000,000

30,000,000

35,000,000

40,000,000


m3



Para poder apreciar con mayor precisión las diferencias y similitudes de los resultados obtenidos mediante las tres ecuaciones aplicadas, a continuación se presentan las tablas y gráficas correspondientes a los valores totales anuales de los parámetros del balance hídrico de la cuenca en m/m2, es decir, la columna de agua por metro cuadrado de superficie.

Balance total anual de la cuenca del río Pixquiac (m/m2) Thorntwaite Hargreaves Holdridge Captación total 2.02 2.02 2.02 ETP 0.65 0.81 0.64 Captación neta 1.37 1.15 1.38 Infiltración 0.25 0.22 0.71 Escorrentía 1.10 0.95 0.67

0.65

1.37

0.25

1.10

0.81

1.15

0.22

0.95

0.64

1.38

0.71 0.67

Thorntwaite Hargreaves Holdridge

Balance hídrico anual de la cuenca del río Pixquiac, Ver. (m/m2)

ETP Captación neta Infiltración Escorrentía

Como se observa en estos resultados, los de volúmenes de agua por captación neta y evapotranspiración obtenidos con las ecuaciones de Thorntwaite y Holdridge son muy similares, mientras que con Hargreaves se estima una mayor evapotranspiración, por lo que en consecuencia la captación neta es menor. En lo que respecta a los volúmenes de agua que se van a infiltración y escorrentía, encontramos mayor semejanza en los valores estimados mediante las ecuaciones de Thorntwaite y Hargreaves, a diferencia de Holdridge donde la infiltración resulta ser mucho mayor, lo que hace que la escorrentía disminuya considerablemente. Si consideramos que el agua que realmente se encuentran disponibles para los ecosistemas y la población como la suma de los volúmenes de infiltración y escorrentía —ya que la ETP es agua que regresa a la atmósfera—, encontramos que los estimados mediante Thorntwaite y Holdridge son prácticamente iguales, 1.36 y 1.38 m/m2, respectivamente, a diferencia de los valores de Hargreaves que son menores (1.17 m/m2).

Volumen total anual (m/m2) Thorntwaite Hargreaves Holdridge Infiltración + Escorrentía 1.36 1.17 1.38

En términos proporcionales y en dependencia de la ecuación utilizada, los componentes del balance hídrico se comportan de acuerdo a la siguiente gráfica. En esta se aprecia la



diferencia en los porcentajes de infiltración y escorrentía de Holdridge con respecto a Thorntwaite y Hargreaves, particularmente en la alta proporción que presenta la infiltración en Holdridge. Sin embargo, como se planteó anteriormente, al sumar la infiltración y la escorrentía como el agua disponible, los resultados entre Holdridge y Thorntwaite arrojan proporciones similares y mayores a las que se obtienen mediante la ecuación de Hargreaves, ya que la evapotranspiración en esta última es mayor.

32.09

12.60

54.45

40.28

11.07

46.88

31.52

35.10

33.38

Thorntwaite Hargreaves Holdridge

Proporción de los componentes del balance hídrico en la cuenca del río Pixquiac, Ver.

ETP (%) Infiltración (%) Escorrentía (%)

Dadas las diferencias evidentes entre los tres modelos utilizados, con la finalidad de decidir cuál de ellos es el más adecuado para elegir las zonas prioritarias para pago de servicios ambientales, se realizará el análisis y validación de estos resultados mediante dos procesos: a. Se llevará a cabo una reunión de expertos que incluya especialistas en edafología,

geología, climatología, hidrología y ecología, donde se presentarán estos resultados con la finalidad de analizar las metodologías utilizadas y evaluar los resultados obtenidos. De lograrse un consenso entre este equipo de especialistas se propondrá la publicación conjunta del balance hídrico de la cuenca del río Pixquiac.

b. Se contrastarán los resultados alcanzados a través de los tres modelos utilizados con los

resultados de mediciones directas escampo realizadas por el Instituto de Ecología, A. C. en una cuenca paralela al Pixquiac, denominada Gavilanes (Coatepec), que presenta condiciones físico-biológicas y socioeconómicas similares a la nuestra.

Una vez realizado este proceso de análisis y la delimitación de los paisajes geo-ecohidrológicos de la cuenca, vinculándolos con los resultados del balance final, estaremos en posibilidades de determinar las zonas prioritarias para pago de servicios ambientales hidrológicos en función de la mayor captación de agua.


balance hídrico de la cuenca del río pixquiac · pdf filebalance hídrico...

Documents