LA SIWv~CION DE LLUVIAS

Aplicación en estudios de conservaciónde suelos derivados de materiales

volcánicos de Costa Rica

por

Jean CollinetA1ex Tineo Bermtl.dez

7 colaboración de

Jean AsselineDonald Kass·

Proyecto RENARM/CUencasCATrE Turrialba (Costa Rica)

DEC/UR24 OR5TOH París (Francia)

junio de 1995

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Plano

1. INTRODUCCIóN .. ¿POR QU~ SIMULARLLUVIAS?

2. EL M~TODO

2.1. EJ. simulador de lluvia2.2. Protocoles experimentales2.3. Información generada

3. PRIMERAS SIMULACIONES DE LLUVIASEN COSTA RICA

3.1. Melanudands de San Juan Sur3.2~ Udividrands del volcán Irazó3.3. Interpretaciones

4. CONCLUSIóN, APLICACIONES y LIMITACIONES

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1. ¿POR QUÉ SIMULAR LLUVIAS?

Simular lluvias es una operación interesante para obtenernumerosos parámetros físicos de los suelos, útiles para orientarcorrectamente su manejo y conservación.

Simular lluvias permite obtener más rápidamente estosparámetros que bajo lluvias naturales, ya que se debe esperar, amenudo, más de 6 meses en las zonas secas.

Los parámetros útiles pertenecen a tres categorías que son:

- las de los caracteres hidricos internos del depósito-sueloy/ más que todo, de la parte del agua entre la porosidad total y lacapacidad al campo que corresponde al drenaje por gravedad,(acetato 2 sobre la composición volumétrica de suelos de Tuis)

las características hidrodinámicas tal como suconductividades superficial saturada (1 diapositiva enseñandovarias· conductividades hidráulicas en Africa del Oeste) quedependerá no tanto de la textura del suelo, como de la organizaciónde los elementos en varios tipos de estructuras y porosidades desdela superficie del suelo, o de la transición entre los diferenteshor Lzontes del suelo / (2 d i spoei t ives enseñando l emiaee del qede« desuolo con encostrc.~jento5 y láminas arcillosas enterradas)

- los diversos componentes de la erodibilidad del suelo, quecombinan sus efectos para producir la erosión general de los suelosnaturales o de las tierras cultivadas / eso bajo los efectos devar ios tratamientos ovarias condiciones topográf icas / (1diapositiva de la movilización inicial de la tierra, conencostramientos . . )

La simulación de lluvia permite considerar los numerososparámetros que mezclan simultáneamente sus efectos durante unalluvia natural (intensidad, duración, altura de la lluvia) y asífacilitar todas las interpretaciones ulteriores.

Permi te respetar las caracter ísticas de los procesosnaturales, entre ellos, una infiltración bajo una carga de agua dealgunos milímetros, es decir, idéntica a la de las lluviasnaturales.

Por fin / se puede elegir y simular:lluviosos y / (ii) dado que el sistema deseleccionar situaciones representativas deldesarrollará más en el capítulo "protocolos

(i) numerosos eventossimúlación es móvil,

suelo, aspecto que seexperimentales".

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2) EL MÉTODO

2.1. El simulador de lluvias

Concepción

El equipo es concebido:(i) para simular lluvias con intensidades, duraciones, láminas

de lluvia variables pero siempre controladas sobre una parcelaexperimental,

(ii) para recuperar y medir los flujos hídricos delescurrimiento así como las cargas sólidas de estos flujos.

(acetato 3 del esquema del mini-simulador de lluvia)

Descripción y funcionamiento

El agua proviene de un tanque, o de otras fuentes de agua, lacual es bombeada bajo una presión controlada hasta el sistemaaspersor suspendido en la parte alta de una torre metálica de 3,5mde alto.

Este sistema aspersor . (motor de la cabeza de aspersión ymaleta electrónica) permite obtener todos los rangos y todas lasasociaciones de inte~sidades entre 18mm.h-l y 130mm.h-1, por mediode la variación del ángulo de aspersió~ al nivel de la parcela(acetato 4 del principio de variación de las intensidades).

La parcela tiene una superficie de 1 metro cuadrado delimitadapor un marco metálico.

Se mide el escurrimiento a la salida de la cuneta de laparcela, esta medida puede obtenerse por un registro limnigráficocontinuo y automático o por tomas de muestras de aguas de volumeny duración conocidos, con un operador que tiene una probeta y uncronómetro.

Se mide las cargas sólidas de la eros ion reagrupando algunasmuestras del agua escurrida de la cual se conoce el caudal y eltiempo de la toma.

El material anexo incluye:- una bomba de agua eléctrica, y una bomba térmica- una planta eléctrica (entre 2,5 y 4 KVA)

una bateria de 12 voltios para alimentar la maletaelectrónica y la cabeza del simulador,

- varios manómetros,más abajo del sistema de as pe r s i on hay un sistema de

recuperacíon del agua en exceso para no gastarla en las regionessecas y r iegar unicamente lo necesar io del agua fuera 'de laparcela,

5 marcos complementarios para instalar los otros si tiosexperimentales y ganar tiempo,

- un manteado sobre la torre como protección contra vientosexcesivos (diversas diapositivas).

.'

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2.2. Protocolos experimentales

Se intenta respetar, lo más posible, las característicasclimáticas de la reglan de los ensayos y, entre ellas, lascaracterísticas de los eventos lluviosos reales. Por eso se preparacada misión por un estudio preliminar de las recurrencias de laslluvias, generalmente por épocas de retorno de 2, 5, 10 años paraobtener las duraciones real~s de los chaparrones de cadaintensidad.

Por ejemplo, en la región de Turrialba se puede observar lasrelaciones intensida/duración que siguen (acetato 5 del cuadro I)

Cuadro 1: Regiones de Turrialba y Pacayas, intensidadesmáximas para dd f e r'ent.es duraciones y intervalo de retorno

(según Amezquita 1974 citado por A. Tineo Bermúdez)

Interval Duración (min. ) yde retorno Intensidades máximas {mm.h-l} Localidades

(años) 5 10 15 30 60 min (y altitud)--

5 158 122 101 77 50 mm.h-l Pacayas 1850m 15 135 116 lOe 76 S4 _. Turrialba 650m

10 185 143 120 85 57 - Pacayas 1850m10 139 126 107 85 60 - Turrialba 650m50 275 215 180 125 88 - Pacayas 1850m50 149 147 126 100 73 - Turri'alba 650m

En . lo que se refiere en la elección de las situacionesexperimentales, todo va depender del problema que se debe tratar.

Se puede probar:- los comportamientos hidricos y erosivos de varios tipos de

suelos asociados dentro de una toposecuencia, o algunos suelosrepresentativos de una cuenca hidrológica,

los efectos de varias técnicas culturales y de variascoberturas vegetales (hasta unos 2,5 metros de altura),

- por cada situación experimental, los efectos de varios~stados: de desecación del suelo (se utiliza generalmente el tiempode "descanso" de la parcela entre dos lluvias simuladasconsecutivas),

los efectos de varias pendientes (el simulador puedetrabajar correctamente hasta 40% de pendiente con la utilización demarcos especiales).

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2.3. Informaciones generadas

La simulación de lluvia sobre una parcela experimental proveedos tipos de información: (i) la que trata de la bidrodinámica L

( ii) la que concierne a la erosié>n,-

2.3.1. Hidrodinámica

(acetato 6 de un hidrograma teórico)

En lo que se refiere al aspecto "hidrodinámica", el diagramollamado "hidrograma" del acetato nQ6 presenta el ortótipo de lo quese puede registrar a la salida del canal de la parcela.

Este hidrograma de escurrimiento presenta 4 fasescaracterísticas que son:

(i) la fase 1 de "imbibición" o "preliminar", sin

escurrimiento porque la intensidad general de infiltración F(mm.h-1) del suelo de la parcela es más elevada que la intensidad,

constante, de la lluvia simulada I (mm.h-1). Al final de esta fase,se puede observar, en la superficie, algunos charcos

(5 = stock superficial del agua (mm) a causa de las dismi~uciones

locales. de la infiltrabilidad. No ha] comunicación con el canal po~

lo que no se observa ningún escurrimiento. Durante este fase se

puede medir la altura de la lluvia de imbibición Pi (mm) que seinfiltra totalmente.

(ii) fase 2 de "instauración de los escurrimientos", o fasede transición", algunos flujos de aguas empezan comunicar con elcanal, hay escurrimiento con un caudal creciendo porque empiezanalgunas saturaciones hidricas superficiales al nivel de loscharcos. La intensidad general de infiltración de la parcela sehace poco a poco más débil que la de la lluvia. Una parte del aguade los charcos vierte en el canal, y se llama lámina de detención

superficial movilizable por el escurrimiento Inn (mm). Ya se puede

entender que el stock S de la fase 1 sin escurrimiento y la

detención Inn de las fases con escurrimientos crecen en relacióndirecta con la rugosidad de la parcela,

(iii) fase 3 del "régimen constante del escurrimiento" ,durante esta fase toda la Superficie de la parcela participa alescurrimiento porque ella queda cubierta por una lámina continua deagua (dDm/dt O), así se produce, una ponderación entre lasdiferentes infiltrabilidades locales de la parcela para obtener, alnivel del canal, una i~tensidad de escurrimiento maximo y constante

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Rx (mm.h-l) a la cual corresponde una intensidad de infiltración

mi.n ima y constante Fn (mm. h-l) estos caudales se mantendrá.n

cons t an t e s : (i) si la intensidad ele lluvia simulada I mm.h-l semantiene constante, (ii) si la estructura superficial del suelo nose modifica de manera que mantiene una conductividad hidráulicasaturada constante durante la lluvia simulada.

(iv) fase 4aguacero simulado se

lámina Dm entre

del "vaciado", inmediatamente al final delproduce, sobre la parcela, una partición de la

el agua que continúa escurriendo, llamada

"detención superficial recuperable" Dr (mm) la . lámina de

infiltración que continúa infiltrandose Li (mm) y una disminucióndel nivel de la lámina contenida en los charcos superficiales

(Stu-Stf, (mm)) e n t r e e 1 tiempo al final de la lluvia tu y el

final del escurrmiento tf. Así, la única altura de lámina de agua

que se puede medir es la detención superficial recuperable Dr. Los

parámetros Dm y Dr son interesante de medir o calcular pararelacionarlos con las características superficiales de las parcelasy, entre ellas, la rugosidad.

2.3.2. Erosión

(acetato 7 de un ·turbidigrama teórico así que del solidigramacorrespondiente)

En lo que se refiere a los procesos de la erosl0n, se puedeadoptar el mismo tipo de análisis siguiendo las diferentes fases demovilización de la tierra simultáneamente a las fases delescurr imiento ident if icadas anter iormente. Tomando muestras durantelas 3 fases del escurrimiento se puede seguir la evolución de las

cargas sólidas e (g.L-l) por tipos de eventos y de situación. Elregistro durante los escurrimientos de esta evolución de la cargasólida se llama "turbidigrama".

La multiplicación de esta carga sólida por el caudal delescurrimiento leído sobre el hidrograma permite calcular y dibujarun "solidigrama" que es el registro de los caudales sólidos porunidad de superf icie Q501. (g. sec-l. ha-l) cuya integración permite

obtener la "movilización inicial de tierra" HIT (kg otoneladas.ha-l), componente preliminar de la erosión general.

Los turbidigramas pueden presentar vari.os aspectos (1diapositiva de la evolución de los turbidigramas y su tipologia)con relación a las características de resistencia del suelo(estabilidad de los agregados naturales o terrones de labranza) así

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como de las de su protección (mulch, cobertura vegetal,

pedregos idad, espesor ele la lámina Dm) .Existen así reales posi~ilidades de construir una tipología de

las evoluciones de las cargas sólidas por tipos de suelos,tratamientos culturales, tipos de coberturas, pendientes.

2.3.3. Resumen de las informaciones esenciales

En resumen, las informaciones esenciales obtenidas al final decada uno de los protocolos son:

Informaciones directas

1 (mm.h-1) = intensidad de la lluvia simuladatu (min) = tiempo de la lluvia útilti (min) = tiempo al inicio del escurrimientotf (min) = tiempo al final del escurrimientoPu (mm) = 1 x tu = altura de la lluvia útilPi (mm) = 1 x ti = altura de la lluvia de imbibiciónLr (mm) = lámina escurridaDr (mm) = detención superficial recuperable (parte del

escurrimiento medida después del fin de la lluvia)W o Li (mm) = Pu - (Lr + Dr) = lámina infiltradaRx (mm.h-1) = intensidad máxima del escurrimientoFn (iT\m.h-l 1 = 1 - Rx = j.ntensi~féid rn í n í.rae de .inf i Lt r ac i óri

Cs (g.l-l) = pico de la carga sólida, o turbidezCx (g.l-l) = carga sólida durante el regimen constante Rx del

escurrimiento

Informaciones procesadas

Kru (%) = Lr + Drj100Pu = coeficiente de escurrimiento11 (mm.h-1) = intensidad límite de la lluvia que provoca los

primeros escurrimientos = abscisa al inicio de la rectaR = f(r) o intersección de la recta Fn = f(r) con labisectriz Fn = 1

HIT (g.m2-1 o t.ha-l) = movilización inicial de latierra = componente "splash" de la erosión general ERO(sin o casi sin la parte "ABRA" ligada con el abrasióndel flujo de escurrimiento)

HIET (kg.ha~1.mm-1) = movilización inicial especifica de latierra = HIT/Pu.

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3. PRIMERAS SIMULACIONES DE LLUVIAS EN COSTA RICA

La problemática general de los ensayos estaba unacaracterización de los comportamientos hídricos y erosivos de lascoberturas edafologicas de los vertientes del importante macizo delos volcanes Irazú y Turrlalba.

Ya tenemos informaciones en lo que se refiere a losMelanudands arcillosos de rio abajo cerca de los valles y de losUdivitrands arenosos rio arriba, cerca de la cumbre. Faltan otrasinformaciones sobre algunas coberturas intermediarias de los cualescomportamientos serán ulteriormente probados.

Presenteramos, con algunos hidrogramas y turbidigramasciertos comportamientos típicos de los medios experimentales.

Enseñaremos la manera de extraer de estos gráficos lasinformaciones esenciales lo que permitará algunos comentarios sobrelas situaciones especificas de los dos ensayos.

3.1. Comportamiento de los Melanudandsde San Juan Sur

(acetatos 8, 9, 10, 11, 12, 13)

Cuadro 11: 5 situaciones experimentales de los Helanudandsde San Juan Sur, pendientes #31%, 1m lluvias # 60mm.h-1

JUAN01, desnudo, ta max. , 1m = 60,8mm.h-1JUAN02, desnudo, ta 20min. , 1m = 60,8mm.h-1JUAN07, sistema agroforestal, ta max. , 1m = 60,8 mm.h-1JUAN25, 100% pastos, ta max. , 1m = 61,3mm.h-1JUAN29, 80% maíz, ta max. , 1m = 60,Omm.h-1

SPu Pi Rx SLr SLi Kr HITmm mm mm.h-1 mm mm % t.ha-1

JUANOl 60,8 19,5 40 22,8 37,9 37,6 3,86JUAN02 20,3 1,0 47 14,2 6,1 70,1 2,44JUAN07 62,3 5,4 6 5,0 57,3 8,0 0,00JUAN25 41,0 8,2 24 11,0 30,0 27,0 0,04JUAN29 41,0 6,2 22 11,5 29,5 28,1 0,06

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3.2. Comportamientos de los Udividrandsdel volcán Irazú (finca Retes)

(acetatos 14, 15, t s . 17, 18)

Cuadro 111: 4 situaciones experimentales de los Udivitrandsdel lrazú, pendientes #34%, 1m # 60mm.h-l y variables

RETES16, 100% pastos, ta max. , 1m = 59,9mm.h-lRETES04, desnudo, ta max. , 1m = 60,3mm.h-lRETES22, 100% pastos, ta 30min.,lm = 30, 60, 90, 120mm.h-lRETES12, desnudo, . ta 30min. ,1m = 30, 60, 90, 120mm.h-l

SPu Pi Rx SLr SLi Kr HITmm mm rnm.h-l mm mm % t.ha-l

RETES16 42,9 8,0 47 24,6 18,3 57,4 0,00RETES04 60,3 23,0 14 4,3 56;0 7,1 3,10RETES22 60,3 3,5 21 48 51,6 8,7 85,6 0,01

83 110 I

RB'fRS12 75,6 5,3 Es 38 50,0 ¿5,5 66,0 i12~,80170 103

3.3. Interpretaciones

3.3.1. Efecto del tiempo de descanso en los Helanudandsde San Juan Sur,

La comparación entre las lluvias JUANOl y JUAN02 caídas sobrelos Melanudands muy arcillosos de San Juan Sur (50 hasta 70% dearcilla) permi t.e poner de manif iesto el efecto del tiempo dedesecación del suelo entre dos lluvias consecutivas:

~. hay un aumento nítido del escurrimiento por disminuciónde la infiltrabilidad general de la parcela desnuda. Esta.disminución viene de la saturación del depósi to-suelo en sus~rimeros horizontes y tal vez de la disminución de la conductividadsaturada de los primeros milímetros del suelo a c aus a de laformación de una costra (poco visible con una observaciónmacroscópica, interés de hacer una lámina delgada de suelo),

- este aumento del escurrimiento entre la primera y lasecunda lluvia es ligada con las modificaciones de los regímenesasociados siguientes: (i) en la fase 1, disminución drástica de la

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a 1 tu r a de Pi q ue p a s ó del 9 ¡ 5mm al, Omm , (i i) ins t a u r a ción má s

rapida del escurrim.:ento constante Rx durante la fase II, (iii)

aumento nítido de este caudal constante Rx que pasó de 40rnm.h-l a47mm.h-l en la fase II~.

- de esta manera el coef iciente de e s cur r imiento Krpasó de 37,6 a 70.1 %,

- las cargas sólidas son fuertes y bastante semejantes enlas dos lluvias (e # 3, Og. L-1), el turbidigrama casi sin pico,presenta una movilización continua de los agregados superficialessin acción protectora de la lámina de la detención superficial

movilizable Inn porque ella se mantiene poco espesa,- la conjunción de fuertes cargas y caudales dan una

movilización inicial específica de la tierra MIET fuerte que pasóde 63 a 118 kg de tierra movilizada por milímetro de lluvia caídapor hectárea (kg.mm-l.ha-1).

3.3.2. Efecto de las coberturas vegetales en los Melanudandsde San Juan Sur

La comparación de los efectos de tres coberturas vegetalesdiferentes es posible después de la primera lluvia (ta = max.) conel ana í í s í s de los hidrogramas y t ur b i.d i cramas de JUANO 7 con :~obertura agroforestal (callejón de Erytrina y maíz), J0AN25 (100%de pasto), JUAN29 (maíz conSO% de cobertura):

(i) se observa una fuerte disminución del escurrimiento ( Kr= a%) en las parcela agroforestal a causa de una fuerteinterceptación de la lluvia por las estructuras vegetales (hojashorizontales) de la Eritryna, los escurrimientos empiezan bastante

temprano después de 5 minutos (Pi = S,4mm) pero sus caudales de

regimen constante se mantienen muy limitados con ( FtK = 6,Omm.h­1). La movilización inicial de la tierra es indetectable (MIT =0,00). Este sistema favorece altamente la infiltración.

(ii) los comportamientos hídricos y erosivos de lassituaciones que resultan de las lluvias JUAN25 (100% pastos) y

JUAN29 (80% maíz) son bastante similares con Kr de 27 y 28,0%

resul tando de alturas Pi y regímenes Rx muy vecinos (Pi = 8,2 Yb,2mm y Rx == 24 Y 22 mm.h-1). Ambas situaciones dan erosiones·débiles (MIT de 40 y 60 kg.ha-1) más limitada por una movilizacióninsignificante de sus cargas sólidas que por los escurrimientos queadquieren importancia.

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3.3.3. Efecto del manejo de los Udivitrands de los altosdel volcán Irazú

A partir de 103 2200m, una parte de las selvas qU8 ocupaban lacumbre del volcán Irazú fueran parcialmente, y desde bastantetiempo, reemplazadas por pastizales y algunos cultivos (hortalezas,fincas de semillas etc .. ). Los Udividrands arenosos « 7% arcilla),masivos pero poco cohesivos, se han desarrollado sobre las capasmás jóvenes de las cenizas d~l Irazú. Se nota una fuerteheterogeneidad vertical de los materiales parentales(granulometria, antiguos horizontes superficiales enterrados ococinados por algunas fases eruptivas).

Sobre ellos, la simulación de lluvia ha revelado doscomportamientos fundamentalmente diferentes entre los ocupados porpastos y los desnudos, preparados por algunos cultivos:

( i ) RETES16 (pasto) y RETES04 (desnudo), después de unaprimera lluvia de # 60,Omm.h-1 de intensidad sobre un suelo fresco

(ta = max # 66% de la capacidad del campo) muestran las reaccionessiguientes:

contrariamento a lo generalmente admitido los past~~

generan escurrimientos muy importantes con un coeficienteKr de

57,4 % proviniendo de la conjunción de Pi débiles (solamente 4minutos da t i ernpo p r s Lí.m.ina r ) . de una í.ns t aur ac i ón bas t ant e r-ápida

de un caudal constane Rx bien elevado (Rx -= 47, Ornm . h-l ). Laprotección total del suelo por las hierbas y un tejido radiculardenso no permiten ninguna movilización de tierra,

. sobre las arenas de los Udivitrands desnudos (RETES04),la inf il tración se mantiene importante durante toda la primera

lluvia, lo que resulta de la conjunción de altas láminas Pi(23mm) y bajos caudales Rx (14mm. h-1). Sin protección de la

cobertura vegetal y de sus raíces la HIT adquiere relevancia

(3 ,10t. ha-1) lo que provoca una MIET de 51, 4kg. ha. mm-1. Esta

movilización es ligada con cargas sólidas es muy importante(#15g.L-1), únicamente limitada por los debiles escurrimientos.

( ii) RETES22 (pastos) y RETES12 (desnudos) después de unalluvia con intensidades variables entre 30 y 120mm.h-1 sobre sueloshúmedos (ta = 30min) muestran las reacciones siguientes:

efectos nítidos del aumento de la energía de laslluvias sobre la movilización de las tierras desnudas con aumentos.proporcionales de las cargas es con los de la intensidad, (20 hasta45g.1-1 ¡y un pico de 55 g.L-l!,

la protección ofrecida por los 2astos se mantieneeficaz incluso para las más fuertes intensidades de la lluvias,

. los escurr imientos sobre pastos se mantienen muy fuertes,

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los e s cu r r imientos anteriormente débiles sobre lossuelos desnudos aumentan de manera importante después de lasaturación hídrica de los horizontes superficiales.

3.3.4. Hipótesis de trabajo

Si la comparación de todos los comportamientos de lascoberturas edafológicas del macizo de los volcanes Turrialba yIrazú es prematura porque se debe completar las experimentaciones,ya se puede notar, por lo menos, tres puntos útiles para orientarlas estudios que seguirán.

A) Los fuertes escurrimientos de los Udividrands conpastizales de los altos del macizo provendrían de una hidrofobia delos horizontes vegetales (hierbas y sus raices), hidrofobia queresulta probablemente de procesos de tensioactividad, al interfaseagua/vegetal, por compuestos presentes sobre estos vegetales dealtitud (ceras y otros compuestos orgánicos). Así se mantiene unaacumulación de aire en los tejidos radiculares que juega el papelde un tapón contra la infiltración. La comparación de los gráficosRESTE16 y RETES04, con el mismo tiempo de desecación y mismaintensidad de lluvia, constituye una buena verificación de estahipótesis, porque se observa un aumento inmediato de la intensidadde infiltración cuando se quitó los pastos y sus raíces. Al nivelde la vertiente del velcáe este comportamiento de los pastos dealtitud explica q~G las eEcurrimientcs pueóen aparecer muy cerca delas cumbres del volcán. Sería una de las razones, con la conjunciónde fuertes tormentes, de las inundaciones catastróficas en losvalles de Turrialba, en el mes de agosto de 1991.

B) En el lado opuesto, los Melanudands arcillosos protegidospor pastos de los valles, no manifestan este proceso de hidrofobiade modo que sus infitraciones se mantienen siempre más importantesque las de los mismos suelos desnudos.

C) La movilización inicial de las tierras desnudas, primercomponente de la erosión general, es fuerte en los dos tipos desuelos: ( i) en los Udividrands arenosos, son las arenas pococohesivas las que se eliminan, capa por capa con una sensibilidaddirectamente ligada con la energía de la lluvia que caedirectamente sobre el material erodible sin ninguna intercepciónpor la lámina Inn demasiado delgada para asegurar una proteccióneficaz,

(ii) en los Melanudands arcillosos, se encuentra finalmentelos mismos resultados por falta de cohesión entre los agregados aúnsi ellos, aislados, son muy. estables. De esta manera, el suelodesnudo se erosiona igualmente muy fuertemente por capas sucesivasele agregados que "flotan" sin destruirse. Se debe insistir,entonces, sobre un ausencia total de correlación entre laestabilidad estructural Y la erodibilidad de estos Melanudandsarcillosos.

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4. CONCLUSION: APL¡CACIONES y LIMITACIONES

4.1. Aplicaciones actuales

Todas las informaciones anteriores constituyen las "tarjetasde identif icación" de cada uno de los tipos de medios (suelos,coberturas, cultivos, pendientes) que se asocian para construir unacuenca. Cada "tar jeta" contiene una carga informativa bastanteprecisa para permitir reevaluar, optimizar los parámetros deentrada de las cajas, negras o grises, de los modelos matemáticoso semi-empir icos de previsión de los escurr imientos o de laserosiones a la salida de una cuenca.

De manera más teórica se puede también esperar reevaluar losparámetros de las fórmulas antiguamente "universales" de previsiónde la pérdidas en tierras y así clasificar los comportamientoserosivos (Ksim.) de los suelos, los efectos de varias coberturasvegetales (Csim.), los de varias técnicas de conservación (Psim.).En lo que se refiere él. este último punto, se puede enfocar la.opt im.i.zaciér. de 1 t amaño y de 13.-9~0I1}etrfa de 'lar iél8 cbr aE__<!'ªconservación POi- La s med í.das de volúmenes de ::: Lu j es hídr icosprevisibles que infiltrar o caudales de los mismos que eliminar delcampo entre dos obras consecutivas de conservación.

4.2. Otras aplicaciones

Utilizando varias pruebas artificiales, se puede aislar losefectos de algunas organizaciones particulares de la superficie desuelo sobre la hidrodinámica y la movilización de la tierra,apoyando así los temas de investigación más fundamental.

En lo que sigue, se presentan algunas posibilidades deanalizar los efectos aislados o combinados en parcelas artificialesde:

- unas cargas crecientes.de elementos gruesos en la superficiedel suelo, .

- varios tipos de estructuras de intercepción de la energía dela lluvia,

una simulación asociada con materiales lisimétrlcos ytensiométricos para s e cu i r la lixiviación y la acumulación decompuestos solubles (p.e. concentración y composición v2riables deabonos derramados en la superficie).

- simulación asociada con medidas humidimétricas para seguirla hidrodinámica interna (velocidad de transición entre horizontes

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y volúmenes hid~~cos d~ cada de ellos, influenci~ del compacto).el efec~c de 1a3 actIvidades de la fauna del suelo

(insectos, Lornb r í c e s .. etc: .. ) sobre la. e s t r uct u r a . nas precisamentesobre 13. d i s t r i auc ior. entre macro y nu.cr o po r os i d ad y, enconsecuenci~, sQ~r~ las modlilcaciones derIvadas de la.i nf i Lt r ab i Lt.. dad <;;~'Jór.'::tl o r a conduc t i v i dacl h i d r áu L:.. ca saturadasuperficial,

la establlldad estructural de agregados que provienen devarios tIpOS de suelos o terrone~ de labranza de varios dl¿metros,prueba de refuerzo de la estanilidad con varIOS compues~os

naturales o sintetIcos.

4.3. Limites de utilización

Los limites son Inherentes a la superficie de la parcela. SIel principio del dlSpOSI t i vo se man t i ene pertinente para todasdeterminaciones h i d r ícas y h í.drcd i nám i cas . no se puede esperarobtener una e va I ua c ión cornp Le j a ele la. eros ión general porque eltamafio de la parcela no permite obtener la abras ion ligada con elmovimIento de los flUJOS hidricos. Sin embargo/se puede decir quepocas son las paree las mas largas que permi tem es ta.blecer lasvelocidaóes liwites de los flujos hidricos asi camo de susp3rametros de~~v3dos ~U~ son la C0mret8nclas d~l tr~ns?orts ~or

varias d i s t r i buc i or.e s .,;rani.llor:lE~tr:i.Ca5 y e I poo e r abrasivo CV1.

arreglo a las cargas t::ansportadas.

---0---

2 Composición volumétrica de un suelo deorigen volcánico - cuenca del río Tuis, CostaRica.

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3 Esquema del mini-simulador de lluvia tipoAsseline - Valentin /OR5TOM

(in "La simulación de lluvia.., Asseline y al. 1993)

4 Principio de la variación de las intensidadesde las lluvias simuladas

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· ángulo de oscilación pequeño• superficie regada reducida· fuerte intensidad de lluvia

- ángulo de oscilación grande- superficie regada mayor- baja intensidad de lluvia

Al variar el ángulo de aspersión a, se modifica la superficie regada con la misma cantidad deagua, cambiando así la intensidad de la lluvia.

(in "La simulación de lluvia.., Asseline y al. 1993)

5 Preparación del protocolo experimental:curvas intensidad/duración por varias épocas deretorno

Cuadro 1: Regiones de Turrialba y Pacayas, intensidadesmáximas para diferentes duraciones, intervalo de retorno

(según Amezquita 1974 citado por A. Tineo Bermúdez)

Interval Intensidades máxima (mm.h-l) Localidadde retorno y duración en mino(años) 5 10 15 30 60 mln

5 158 122 101 77 50 rnm.h-l Pacayas 1850rn5 135 116 100 76 54 Turrialba 650m

10 185 143 120 85 57 Pacayas 1850rn10 139 126 107 85 60 Turrialba 650rn50 275 215 180 125 88 Pacayas 1850m50 149 147 126 100 • 73 Turrialba 650mt.

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6 Hidrograma teórico de escurrimiento, y deinfiltración, obtenido bajo simulación de lluvia

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LUMA DE l-- LLUVIA ~CAZ~Pe) -J1MBIBIC10H I

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Escurrimiento e infiltración bajo intensidad de lluvia constante (A. Lafforgue)

7 Turbidigrama teórico obtenido bajosimulación de lluvia

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Diagrama teórico de una lluvia simulada (según A. Lafforgue y J. Collinet)

8 Simulación de lluviadesnudada I ta max. I I

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-- Escurrimiento Intens. lluvia Carga solida

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9 Simulación de lluvia - JUAN02desnudada / ta 20min./1 =60,8mm.h-1

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Tiempo (mn)

-- Escurrimiento ---- Intens. lluvia + Carga sólida

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10 Simulación de lluvia - JUAN07agroforestall ta max. I I = aO,8mm.h-1

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- Escurrimiento -- íntens. lluvia .... Carga solida

11 Simulación de lluvia - JUAN25pastos I ta max. I I =61,3mm.h-1

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-- Escurrimiento -- Intens. lluvia A Carga solida

12 Simulación de lluvia - JUAN29maíz I ta max. I I =SO,Ornm.h-1

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-- Escurrimiento -- Intens. lluvia A Carga solida

13 Melanudands de San Juan Sur: resumen .de.las situaciones y de los datos

Cuadro 11: 5 situaciones experimentales de los Helanudandslde San Juan Sur, pendientes #31%, 1m lluvias # 60mm.h-1

JUAN01, desnudada; ta max. , 1m = 60,8mm.h-1JUAN02, desnudada, ta 20min. , 1m = 60,8mm.h-1JUAN07, sistema agroforestal, ta max. , 1m = 60,8 mm.h-1JUAN25, 100% pastos, ta max. , 1m = 61,3mm.h-1JUAN29, 80% maíz, ta max. , 1m = 60,Omm.h-1

SPu Pi Rx SLr SLi Kr HITmm mm mm.h-1 mm mm % t.ha~l

JUAN01 60,8 19,5 40 22,8 37,9 37,6 3,86JUAN02 20,3 1,0 47 14,2 6,1 70,1 2,44JUAN07 62,3 5,4 6 5,0 57,3 8,0 0,00JUAN25 41,0 8,2 24 11,0 30,0 27,0 0,04JUAN29 41,0 6,2 22 11,5 29,5 28,1 0,06

14 Simulación de lluvia - RETES16pastos I ta max, I I = 59,9mm.h-1

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-- Escurrimiento -- Intens. lluvia .... Carga solida

15 Simulación de lluvia - RETES04desnudada I ta max. I I = GO,3mm.h-1

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-- Escurrimiento -- Intens. lluvia A Carga solida

16 Simulación de lluvia RETE522pastos 1 ta 30min. 11 =30, 60, 90, 120mm.h-1

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-- Escurrimiento Intens. lluvia Carga sólida

17 Simulación de lluvia - RETES12desnudada 1 ta 30mina 1I =30, 60, 90, 120mm.h

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-- Escurrimiento ---- Intens. lluvia ....- Carga solida

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18 Udivitrands del volcán írazu (finca Retes):resumen de las situaciones y de los datos

Cuadro 1 II: 4 situaciones experimentales de los Udivitrandsdel Irazu, pendientes #34%, 1m # 60mm.h-l y variables

RETES16, 100% pastos, ta max. , 1m = 59,9mm.h-1RETES04, desnudada, ta max. , 1m = 60,3mm.h-1RETES22, 100% pastos, ta 30min. ,1m = 30, 60, 90, 120mm.h-1RETES12, desnudada, ta 30min.,lm = 30, 60, 90, 120rnm.h-1

SPu Pi Rx SLr SLi Kr MITmm mm mm.h-l mm mm % t.ha-1

RETES16 42,9 8,0 47 24,6 18,3 57,4 0,00RETES04 60,3 23,0 14 4,3 56,0 7,1 3,10RETES22 60,3 3,5 21 48 51,6 8,7 85,6 0,01

83 110RETES12 75,6 5,3 8 38 50,0 25,5 66,0 129,80

70 103