0395-B3

Evaluación de la Escorrentía Superficial en Plantaciones de Pinus Radiata (D. Don) y Bosques Naturales en una Cuenca de Chile Central (1960 - 2000)

Roberto Pizarro T.^[1]; Cristián Jordán D.^[2]; César Farías D.^[3]

RESUMEN

Esta investigación contempló un análisis mensual y anual de los coeficientes de escorrentía, para la cuenca del Río Purapel, VII Región, la cual presenta más del 70% de su superficie forestada al año 2002. El coeficiente de escorrentía (C) se define como el cuociente entre las escorrentía superficial (obtenida de la separación de hidrogramas), y las precipitaciones caídas sobre la cuenca (obtenidas por Polígonos de Thiessen). La serie de datos consideró el periodo 1961-2000.

Los mayores C se produjeron en la década del 80, con una media anual igual a 0,102; la década del 60 presentó un C=0,050; la del 70 un C=0,064 y la del 90 C=0,070. Mensualmente, julio fue el mes con el valor medio más alto, 0,12; y enero y febrero presentaron los valores más bajos, muy cercanos a 0.

Según la prueba U de Mann-Whitnney y los promedios móviles, se presentó un incremento de C en la década del 80, con respecto a las décadas del 60, 70 y 90. Ello sería función de las cantidades e intensidades de las precipitaciones y no poseería relación directa con las superficies forestadas.

Esta investigación estudió el comportamiento del coeficiente de escorrentía (C) a nivel mensual y anual, en la cuenca del Río Purapel, ubicada en el secano de la VII Región del Maule. Este coeficiente corresponde a la porción de las precipitaciones que produce un escurrimiento superficial, para lo cual, se determina relacionando las precipitaciones efectivas, que generan escorrentía superficial, con las precipitaciones medias de la cuenca.

La zona de estudio fue la cuenca del Río Purapel en la VII Región, la cual presenta una superficie de 259 km² y se caracteriza por presentar una cobertura forestal sobre el 70%, entre plantaciones de Pinus radiata (D. Don) y bosque nativo. Además, presenta un regimen hidrológico netamente pluvial y su recorrido es de mar a cordillera, condición muy particular para la orografía chilena. Junto con ello, presenta una precipitación media de 810 mm.

La importancia de realizar esta investigación radica en que al estudiar el comportamiento del coeficiente de escorrentía tanto a nivel mensual, como anual, se puede inferir el grado de influencia en el escurrimiento superficial, de la cobertura forestal. De esta forma, se puede relacionar ambas variables:

Variación de cobertura Forestal ® Variación del escurrimiento superficial.

Esta cuenca ha sufrido un vertiginoso proceso de forestación con Pinus radiata (D. Don) en los últimos 30 años, para lo cual y según el análisis multitemporal de variación de la vegetación, hecho en base a fotografias aéreas y mosaicos, se pudo reconstituir la ocupación del suelo para los años 1955, 1978 y 1997. De este análisis, la evolución que ha presentado la cubierta forestal, se presenta en la tabla 1:

Tabla 1: Evolución de la superficie forestal, cuenca Río Purapel.

La importancia de estos procesos de forestación, ha hecho que vastas superficies del territorio nacional, y particularmente de la Región del Maule, se han cubierto por plantaciones de pino insigne (Pinus radiata (D. Don)). Este proceso ha provocado una incidencia en los componentes del balance hídrico, dado que se está afectando la intercepción, la escorrentía superficial y subterránea, la evaporación y la transpiración vegetal, de todo lo cual dan cuenta innumerables articulos científicos realizados en distintos lugares. En este marco, la pregunta es: ¿de qué manera ha afectado, y ello desde una perspectiva cuantitativa, la forestación masiva a la producción de agua de nuestras cuencas?.

La respuesta no es fácil, sin embargo y en base a los resultados obtenidos, es normal pensar que la producción de agua se vea disminuida, como lo demuestran numerosas experiencias internacionales, porque gran parte de ella está destinada a la transformación del paisaje biomásico. Es decir, una forestación masiva que reemplaza a una vegetación muy rala o se ubica en suelos descubiertos, está proyectándose como un valor de biomasa que supera en más de 10 veces al inicial. Luego, y siguiendo la ley de conservación de la energía, en que ésta no se pierde ni se crea sólo se transforma, se podrá decir que el agua es necesaria para la transformación del paisaje biomásico. Por ello, es esperable que una forestación masiva demande aguas subterraneas en mayor cantidad y lo sorprendente sería que no lo hiciera.

En este marco, se puede decir que en Chile no existen mayores experiencias desde la perspectiva del estudio cuantitativo de la relación precipitación-escorrentía-vegetación, salvo algunas de Huber et al (1983, 1993) y otros investigadores, aunque dichas experiencias están centradas en microcuencas y zonas puntuales, y no en balances globales. De esta forma, estos estudios no han considerado aspectos relativos a la cuenca completa ni a la modelación de las curvas recesivas por métodos diferenciales, ni a un cálculo y separarción de hidrogramas mediante técnicas hidrológicas.

TÉCNICAS EXPERIMENTALES Y MATERIAL UTILIZADO.

La metodología de trabajo contempló los siguientes pasos:

a) Recopilación de datos pluviométricos y fluviométricos.

b) Completación de estadísticas.

c) Estimación de las precipitaciones medias areales. (Ramírez, 1998).

d) Separación de Hidrogramas en volumen de escorrentía superficial y subterránea. (Pizarro et al, 1993; Chow et al, 1994).

e) Cálculo de la precipitación efectiva mensual y anual. (López et al, 1994)

f) Cálculo del coeficiente de escorrentía mensual y anual.

g) Análisis estadístico y gráfico por décadas. (Gujarati, 1997)

h) Conclusiones y recomendaciones.

El material utilizado fueron cartas del Instituto Geográfico militar; fotografías aéreas de los años 55, 78 y 97; limnigramas horarios y curvas de descarga para el periodo considerado; planilla de cálculo; etc.

RESULTADOS Y DISCUSIÓN.

Los resultados alcanzados son altamente interesantes. Así por ejemplo, se denota que los coeficientes de escorrentía a nivel mensual y anual, están muy por debajo los que señala el Manual de carreteras para su aplicación en la ecuación racional por ejemplo. Ello muestra que los coeficientes instantáneos son mucho más altos que los mensuales o anuales, lo cual denota que las intensidades de precipitación ejercen una gran influencia sobre la producción de escorrentía superficial, toda vez que a nivel mensual estas intensidades son muy disparejas y nunca se mantienen constantes, por una parte, y que a niveles temporales mensuales o anuales, las escorrentías superficiales tienden a ser reguladas por la vegetación, lo cual no siempre es posible frente a altas intensidades y lapsos pequeños. La Tabla 2 muestra los valores promedio de C, para los meses estudiados, destacando los niveles cercanos a 0 de los meses de estiaje, y los valores de los meses húmedos en que no se supera el valor C=0,12 como promedio.

Por otra parte, el valor de C anual como promedio por décadas, no presenta mayores variaciones para las décadas 60, 70 y 90, presentando diferencias para la década del 80.

Tabla 2: Valores promedios de C para cada mes de la serie estudiada

Tabla 3: Valores promedio de C

Como se aprecia en la Tabla 3, la década con mayores valores es la del 80, y se esperaría, por ser la del 90 una década más seca, que coincide con la mayor presencia y desarrollo de plantaciones forestales, que esta última presentase valores menores de C en comparación con las décadas del 60 y 70. Sin embargo, ello no es así, y muy por el contrario, el valor promedio del coeficiente es algo más alto en los 90, que en los 60 y 70.

Por otra parte, y para estudiar adecuadamente los resultados alcanzados, se compararon los datos por década a nivel anual, con la prueba U de Mann-Whitnney, (Mendenhall, 1978), con el objetivo de analizar si los datos provenían de las mismas familias, o tenían distinta procedencia. Ello se determinaba a nivel de conocer si se aceptaba la hipótesis nula de que no existían diferencias significativas entre las décadas o, la hipótesis nula, de que sí existían.

La Tabla 4 muestra los resultados de este análisis, en que se comprueba que la década del 80 es la que presenta diferencias significativas con las restantes, en tanto que las del 60, 70 y 90, no presentaron diferencias entre ellas.

Tabla 4: Aplicación por década de la prueba U.

Un tercer aspecto analizado fue el comportamiento de los promedios móviles cada tres años.

PROMEDIOS MÓVILES PERIODO TOTAL

Como se puede apreciar, la serie de promedios móviles denota un fuerte incremento en la década del 80, la cual baja hacia los 90, pero en general manteniendo el nivel de los 60 y 70. Ello podría denotar que la influencia forestal sobre el régimen hídrico, se ha mantenido en similares condiciones en las décadas del 60, del 70 y del 90.

CONCLUSIONES

- En general se aprecia una relación directa entre las variables utilizadas en este estudio, como son las precipitaciones con las precipitaciones efectivas y los coeficientes de escorrentía.

- Los montos estimados para las precipitaciones efectivas fueron bajos, teniendo en cuenta los montos de las precipitaciones caídas. De lo anterior se deduce que para el periodo estudiado se produjeron grandes pérdidas durante el proceso precipitación-escorrentía.

- En cuanto a la gestión forestal realizada sobre la cuenca, los resultados obtenidos no permiten inferir acerca de elementos de actuación sobre la cuenca, pues no se produjeron disminuciones en las cantidades de escorrentías y precipitaciones efectivas durante el periodo de tiempo estudiado, de acuerdo a lo esperado y según los trabajos y resultados obtenidos por Douglas (1981); Singh (1982), Calder (1992), y Lindholm y Stenheck (1993), entre otros.

- Para futuras investigaciones en esta línea, se sugiere disminuir los lapsos de estudio, esto es investigar a nivel diario y/o horario las crecidas acontecidas en un periodo, con el fin de conocer las intensidades y distribución de las precipitaciones, lo que permitirá poder obtener los coeficientes de escorrentía máximos para una crecida en particular.

- Finalmente, no se puede concluir que la existencia de plantaciones forestales ha alterado significativamente la producción de agua superficial de la cuenca, ya que los coeficientes de escorrentía no presentan mayores variaciones entre las distintas décadas estudiadas. Por ello, es fundamental concluir con el estudio de variación de las reservas de agua en la cuenca, ya que es una variable que permite establecer si existen diferencias internas en el proceso precipitación-escorrentía.

AGRADECIMIENTOS.

Los auotores agradecen al proyecto FONDECYT 1010590, que hizo posible la realización de este estudio, como parte de un análisis mayor para la cuenca del Purapel.

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