ALTERNATIVAS PARA MINIMIZAR LA EROSION HIDRICA SOBRE LOS SUELOS AFECTADOS POR LAS ACTIVIDADES MINERAS Y FORMULACION DE MEDIDAS PARA SU REHABILITACION: MINA PRIBBENOW-DRUMMOND LTD LEIDIS SENELLA DAZA FERIA UNIVERSIDAD POPULAR DEL CESAR FACULTAD DE INGENIERIAS Y TECNOLOGICAS INGENIERIA AMBIENTAL Y SANITARIA VALLEDUPAR- CESAR 2013
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PROYECTO FINAL CON NORMAS INCONTEC LEIDIS DAZA F (1)
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ALTERNATIVAS PARA MINIMIZAR LA EROSION HIDRICA SOBRE
LOS SUELOS AFECTADOS POR LAS ACTIVIDADES MINERAS Y
FORMULACION DE MEDIDAS PARA SU REHABILITACION: MINA
PRIBBENOW-DRUMMOND LTD
LEIDIS SENELLA DAZA FERIA
UNIVERSIDAD POPULAR DEL CESAR
FACULTAD DE INGENIERIAS Y TECNOLOGICAS
INGENIERIA AMBIENTAL Y SANITARIA
VALLEDUPAR- CESAR
2013
ALTERNATIVAS PARA MINIMIZAR LA EROSION HIDRICA SOBRE
LOS SUELOS AFECTADOS POR LAS ACTIVIDADES MINERAS Y
FORMULACION DE MEDIDAS PARA SU REHABILITACIÓN: MINA
PRIBBENOW-DRUMMOND LTD
LEIDIS SENELLA DAZA FERIA
Proyecto de grado para optar al título de ingeniero ambiental y sanitario
DIRECTOR DE INVESTIGACION: HECTOR ELI SEGURA
Ingeniero Forestal
Ms. ING. Ambiental
UNIVERSIDAD POPULAR DEL CESAR
FACULTAD DE INGENIERIAS Y TECNOLOGICAS
INGENIERIA AMBIENTAL Y SANITARIA
VALLEDUPAR- CESAR
2013
NOTA DE ACEPTACION
_______________________
_______________________
_______________________
_______________________
_______________________
_______________________
__________________________________
FIRMA DEL PRESIDENTE DEL JURADO
__________________________________
FIRMA DEL JURADO
__________________________________
FIRMA DEL JURADO
Valledupar, Noviembre____ de 2013
DEDICATORIA
Desde lo más profundo de mi corazón y con gran sentimiento dedico este
proyecto a Jesús; por ser mi mayor inspiración y motivo para vivir, por
esforzarme y alentarme con su genuina verdad, por su infinito y
transparente amor, por ser el protagonista de mi pasado, presente y
futuro, por su ayuda para realizar este proyecto.
A mis padres; Hernando Daza y Lidis Feria, por ser mi mayor bendición,
mis perfectos amigos y consejeros, por sus esfuerzos continuos, por
brindarme sin medidas su oportuna confianza y paciencia.
A mis hermanos; María Camila, Aurelio Fidel y Hernando Enrrique,
quienes han sido mis amigos y compañeros, quienes en todo tiempo me
alentaron con sus sonrisas e incondional apoyo.
A mis todos mis familiares por su valioso apoyo y consejo
A mis amigos y compañeros que estuvieron conmigo en los difíciles
momentos de este proceso
AGRADECIMIENTOS
A mis padres Hernando Enrique daza Vargas y Lidis feria Miranda, por
apoyarme a continuar y terminar este proyecto.
A mi Director de Proyecto de Grado, Ing. Héctor Eli Segura, por el apoyo
que me brindó durante el proceso, por sus palabras de aliento y por
brindarme sus conocimientos.
Al ingeniero Luis Fernando Jaimes Quintero, por su ayuda incondicional y
la valiosa información que puso a mi disposición.
A la empresa EngServices S.A.S por abrirme sus puertas y darme la
oportunidad de servirles y aprender de sus experiencias y conocimientos.
A los ingenieros Johan Guerra y Ernesto Ahumada por su valiosa amistad
y apoyo en este proyecto.
A Eliassib Ortiz Cardona por su especial motivación que me brindo para
seguir hasta llegar a mi meta final.
A todas aquellas personas que fueron participes en la elaboración de este
trabajo.
TABLA DE CONTENIDO
Pág.
INTRODUCCIÓN
1.PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA 21
2.JUSTIFICACIÓN 22
3.OBJETIVOS 24
3.1 Objetivo General 24
3.2 Objetivos Específicos 24
4. MARCO REFERENCIAL 25
4.1 Antecedentes Investigativos. 25
4.2 Marco Contextual 26
4.3 Marco Conceptual 27
4.4 Marco Teórico 32
4.4.1 El suelo 32
4.4.2 Componentes de los suelos 33
4.4.3 Degradación de suelos 34
4.4.4 Tipos de degradación de suelos 35
4.4.5 Causas de la degradación del suelo 39
4.4.5.1 Tipo natural 40
4.4.5.2 Tipo antrópicos 41
4.4.6 Evaluación de suelos 41
4.4.7 Restauración de zonas afectadas por actividades mineras 42
4.4.8 Marco Legal 44
5.DISEÑO METODOLÓGICO 47
5.1 Tipo y nivel de investigación. 47
5.2 Diseño Metodológico 47
5.3 Población o Universo Objeto de Estudio 48
5.4 Muestra Objeto de Estudio 48
5.5 Instrumentos 49
5.5.1 Instrumentos para recolección de la información 49
5.5.2 Instrumentos para estimar erosión 49
5.5.3 Instrumentos para realizar calicata 49
5.6 Procedimientos 50
5.6.1 Observación de campo directa 50
5.6.2 Realización de Muestreo 50
5.6.3 Metodología para Estimar la Erosión Hídrica 51
5.6.4 Metodología para Estimar el Factor “R” 52
5.6.5 Metodología para Determinar el Factor K 52
5.6.6 Metodología para determinar el factor topográfico (L y S) 53
5.6.7 Metodología para Determinar el Factor de Manejo C 53
5.6.8 Metodología para determinar factor de prácticas de
conservación de suelos (P)
54
5.6.9 Determinación de métodos o procedimientos prácticos para
minimizar los procesos erosivos de las escorrentías
56
5.6.10 Determinación de las prácticas de manejo y rehabilitación de
suelos
56
6. PRESUPUESTO PRELIMINAR 58
6.1 Costos de materiales de trabajo en campo y análisis de
laboratorio
58
6.2 Gastos de desplazamiento 59
6.3 Gastos de papelería y oficina 59
6.4 Costo total o general 59
7.CRONOGRAMA ACTIVIDADES 60
8. RESULTADOS Y ANALISIS 61
8.1 Observación de campo en la mina 61
8.2 Ubicación y distribución de las parcelas para cuantificar la
pérdida de suelo
62
8.3 Procedimiento de calicatas y muestreo en parcelas de estudio 67
8.4 Determinación de la erosión hídrica: modelo USLE 69
8.5 Estimación factor R (índice de erosividad) 69
8.6 Estimación factor K (índice de erodabilidad) 71
8.7 Factor LS (Longitud y pendiente) 77
8.8 Estimación del factor C (uso del suelo) 78
8.9 Factor P (Prácticas de conservación) 79
8.10 Estimación de la erosión (USLE) 80
8.11 Determinación de métodos para minimizar y controlar
escorrentías
81
8.11.1 Tratamientos de regulación de flujos hídricos 82
8.11.2 Tratamientos de incremento de infiltración 84
8.11.3 Tratamientos lineales de control de laderas y taludes 87
8.12 Definición de las medidas de manejo que favorezcan la
rehabilitación de los suelos.
95
8.12.1 Propuesta de rehabilitación de suelos Parcela Nº 1 95
8.12.2 Propuesta de rehabilitación de suelos Parcela Nº 2 97
8.12.3 Propuesta de rehabilitación de suelos Parcela Nº 3 99
8.12.4 Propuesta de rehabilitación de suelos Parcela Nº 4 100
8.12.5 Propuesta de rehabilitación de suelos Parcela Nº 5 101
8.12.6 Propuesta de rehabilitación de suelos Parcela Nº 6 101
8.12.7 Propuesta de rehabilitación de suelos Parcela Nº 7 102
8.12.8 Propuesta de rehabilitación de suelos Parcela Nº 8 102
8.12.9 Propuesta de rehabilitación de suelos Parcela Nº 9 103
9. CONCLUSIONES 104
10. RECOMENDACIONES 106
BIBLIOGRAFÍA
ANEXOS
LISTA DE CUADROS
Pág.
Cuadro 1: Valores de m en relación de la pendiente 53
Cuadro 2: Factor C Para terrenos con cubierta permanente 54
Cuadro 3: Factor P y distancias entre líneas guías en cultivos a nivel
según pendiente
55
Cuadro 4: Factor P y espaciamiento de terrazas cultivo al contorno 55
Cuadro 5: Grados de erosión según FAO 56
Cuadro 6. Características observadas durante la realización de
calicatas
67
Cuadro 7. Estación meteorológica Borrego 68
Cuadro 8. Factor de erosividad (R) para cada parcela 69
Cuadro 9. Clasificación de la erosividad propuesta por CENICAFE 70
Cuadro 10. Análisis de textura para cada parcela (IGAC, 2012) 71
Cuadro 11. Porcentaje de carbón orgánico en cada parcela 71
Cuadro 12. Factor de conversión de la materia orgánica (Factor de
Duchaufour)
71
Cuadro 13. Clases de permeabilidad de los suelos para la agricultura y
su conservación
74
Cuadro 14. Variación de la permeabilidad según la textura del suelo 74
Cuadro 15. Variación de la permeabilidad según la estructura del
suelo
74
Cuadro 16. Índice de Erodabilidad de la lluvia (K) para cada parcela 75
Cuadro 17. Índice y factor de erodabilidad
Cuadro 18. Valores de m en relación de la pendiente
75
76
Cuadro 19. Factor de pendiente y longitud 77
Cuadro 20. Tabla de evaluación del factor C propuesta por la FAO
para vegetaciones naturales
77
Cuadro 21. Factor C para cada parcela 78
Cuadro 22. Factor P y distancias entre líneas guías en cultivos a nivel
según pendiente
78
Cuadro 23. Prácticas de Conservación de suelo 79
Cuadro 24. Grados de Erosión Hídrica 79
Cuadro 25. Estimación de pérdidas de suelo para cada parcela 80
LISTA DE FIGURAS
Pág.
Figura 1. El suelo 32
Figura 2: componentes minerales y químicos del suelo 33
Figura 3: componente orgánico y químicos del suelo 34
Figura 4: cusas de la degradación 40
Figura 5: Extracción y Recuperación Progresiva 44
Figura. 6. Ubicación y distribución de las parcelas para cuantificar la
pérdida de suelo
62
Figura. 7. Parcela Nº 1 63
Figura. 8. Parcela Nº 2 63
Figura. 9. Parcela Nº 3 63
Figura. 10. Parcela Nº 4 64
Figura. 11. Parcela Nº 5 64
Figura. 12. Parcela Nº 6 65
Figura. 13. Parcela Nº 7 65
Figura. 14. Parcela Nº 8 66
Figura. 15. Parcela Nº 9 66
Figura.16. Realización de calicatas 67
Figura. 17. Principales estructuras en los suelos 74
Figura 18. Nomograma de erodabilidad 74
Figura. 19. Canal de desviación de aguas 82
Figura. 20. Vista en detalle de un canal longitudinal en fase de
ejecución
84
Figura.21. Vista de perspectiva de zanjas cosechadoras de agua para
incrementar la infiltración del agua en el suelo
85
Figura.22. Vista en primer plano de terraza forestal en base angosta 86
Figura.23. Vista panorámica de terraza forestal en base angosta 87
Figura.24. Tratamiento lineal con revestimiento de neumático e 89
Figura.25. Tratamiento lineal con fajinas de ramas 90
Figura. 26. Sacos rellenos de tierra con desarrollo vegetal de tipo
herbáceo 91
Figura. 27. Vista en perspectiva de un tratamiento lineal con sacos
rellenos de tierra
92
Figura. 28. Vista general de tratamiento lineal con postes de madera 93
Figura. 29 Evidencia de erosión en surcos parcela Nº 1 96
Figura. 30. Rehabilitación de suelo parcela Nº 2 97
Figura. 31. Cárcava de Erosión 99
Figura. 32. Rehabilitación de suelo parcela Nº 6 102
LISTA DE ANEXOS
Pág.
Anexo 1. Cuadro: RESUMEN DEL ANÁLISIS DE SUELOS 112
Anexo 2. CLASIFICACIÓN CAPACIDAD DE INTERCAMBIO
CATIÓNICO SEGÚN IGAC
114
Anexo 3. CLASIFICACIÓN BASES INTERCAMBIABLES
SEGÚN IGAC
114
Anexo 4. CLASIFICACIÓN CARBON ORGÁNICO SEGÚN IGAC 114
Anexo 5. CLASIFICACIÓN FÓSFORO DISPONIBLE SEGÚN
IGAC
115
Anexo 6. RELACIÓN DEL PH SEGÚN IGAC 115
Anexo 7. CONSIDERACIONES GENERALES PARA
INTERPRETAR ANÁLISIS DE SUELO
116
Anexo 8. RESULTADOS DE ANÁLSIS DE SUELOS 117
GLOSARIO
Acopio: Se entiende como el sitio donde se ubican los minerales que se
extraen.
Carbón: El carbón es un combustible fósil. Es una roca combustible,
sedimentaria y de origen orgánico, compuesta principalmente por
carbono, hidrógeno y oxígeno.
CO2: El dióxido de carbono es un gas incoloro, inodoro e Incombustible
que se forma durante la descomposición, combustión y respiración
Compensación: Actividad para neutralizar determinados impactos
ambientales y restablecer de la manera más óptima las condiciones
iniciales.
Erosión Surco: La erosión en surcos es la forma de erosión más
fácilmente perceptible, tiene su origen a causa del escurrimiento
superficial del agua que se concentra en sitios irregulares o depresiones
superficiales del suelo desprotegido o trabajado inadecuadamente.
Escombreras: Depósito donde se disponen de manera ordenada los
materiales o residuos no aprovechables (estériles) procedentes de las
labores de extracción minera.
Escombros: Material o roca que fueron rotos mediante la voladura.
Estéril: Se dice de la roca o del material de vena que prácticamente no
contiene minerales de valor recuperables, que acompañan a los minerales
de valor y que es necesario remover durante la operación minera para
extraer el mineral útil.
Explotación minera: Es la aplicación de un conjunto de técnicas y normas
geológico minera y ambiental, para extraer un mineral o depósito de
carácter económico, para su transformación y comercialización.
Impacto ambiental: Es la alteración del medio ambiente, provocada
directa o indirectamente por un proyecto o actividad en un área
determinada, en términos simples el impacto ambiental es la modificación
del ambiente ocasionada por la acción del hombre o de la naturaleza.
Las medidas de reparación y/o restauración: tienen por finalidad reponer
uno o más de los componentes o elementos del medio ambiente a una
calidad similar a la que tenían con anterioridad al daño causado o, en
caso de no ser ello posible, restablecer sus propiedades básicas. Dichas
medidas se expresarán en un Plan de Medidas de Reparación y/o
Restauración.
Medidas de compensación ambiental: tienen por finalidad producir o
generar un efecto positivo alternativo y equivalente a un efecto adverso
identificado. Dichas medidas se expresarán en un Plan de Medidas de
Compensación, el que incluirá el reemplazo o sustitución de los recursos
naturales o elementos del medio ambiente afectados, por otros de
similares características, clase, naturaleza y calidad.
Medidas de mitigación: tienen por finalidad evitar o disminuir los efectos
adversos del proyecto o actividad, cualquiera sea su fase de ejecución.
Mina: Excavación que tiene como propósito la explotación económica de
un yacimiento mineral, la cual puede ser a cielo abierto, en superficie o
subterránea.
Mineral: Sustancia cristalina, por lo general inorgánica, con características
físicas y químicas propias debido a un agrupamiento atómico específico.
Minería a cielo abierto: La mayor parte del carbón se encuentra enterrado
bajo la tierra por lo que, para poder extraerlo, debemos abrir una mina. Si
el carbón se encuentra cerca de la superficie, los mineros lo sacan con
máquinas muy grandes que raspan o limpian la tierra y las rocas para
sacarlo.
Minería: Es el conjunto de técnicas que el hombre utiliza para extraer los
minerales, combustibles y otros materiales de la corteza terrestre.
Rehabilitación de suelo: Acciones destinadas a devolver a los terrenos
degradados la posibilidad de soportar uno o más usos del suelo, sin
perjuicio del medio ambiente.
Restauración de suelos: Acciones destinadas a devolver al terreno las
condiciones de uso existentes con anterioridad a la actividad impactante.
Revegetación: Plantación o siembra de especies vegetales en terrenos
alterados.
Sedimento: Material sólido que se asienta desde el líquido cuando se
encuentra en suspensión.
Suelo ácido: Es un suelo con pH de menos de 7,0.
Suelo contaminado: Es aquel que por acción natural y principalmente
antrópica recibe sustancias extrañas de tipo sólido, líquido y gaseoso, que
limitan, o pueden limitar, el crecimiento de las plantas y afectan la biota
edáfica, la vida animal y la salud humana.
Suelo: Sistema de minerales y restos orgánicos, bajo la influencia del
clima y del medio biológico.
RESUMEN
El suelo afectado por las actividades realizadas por la compañía
Drummond Ltda., represento un cambio en las actividades económicas
propias de la región, pues el uso agrícola pastoril que tenía el suelo antes
de la llegada de la multinacional a la región, fue desplazado por el
establecimiento de la compañía en la zona. En la extracción del mineral
se talan árboles y explota el subsuelo, acción que genera un sinnúmero
de consecuencias desfavorables para el suelo, uno de los más
estudiados es la erosión causada por escorrentías en suelos desnudos
y/o con pendientes pronunciadas. Estos hechos muestran la necesidad de
pensar en alternativas de mitigación de impactos generados a la
superficie por la escorrentía superficial que arrastra láminas de suelo que
sedimentan en dirección favorable a las pendientes. En el presente
estudio se plantean alternativas para minimizar la erosión hídrica, en
nueve (9) parcelas tipo piloto ubicadas estratégicamente en la mina
Pribbenow. Se estudia cualitativamente y cuantitativamente la erosión
hídrica laminar que sufre el suelo empleando la ecuación paramétrica
universal de perdida de suelo, conocida como USLE y además se
formulan medidas de manejo y rehabilitación del suelo, mediante el
análisis de factilidad ambiental, social y económica.
Degradación de suelos, Parcelas, Calicata, Rehabilitación de suelos.
ABSTRACT
The land affected by the activities of the company Drummond Ltd.,
represent a change in the economic activities typical of the region, as
pastoral agricultural use which had a floor before the arrival of the
multinational in the region, was displaced by the establishment of the
company in the area. In the mining of trees are cut down and explodes
underground, action that generates a number of adverse consequences
for the ground, one of the most studied is the runoff erosion on bare soil
and / or steep slopes. These facts show the need to consider alternatives
to mitigate the impacts generated by surface runoff that carries sediment
layers of soil favorable towards the slopes. In the present study we
propose alternatives to minimize water erosion in nine (9) pilot type plots
strategically located Pribbenow mine. Is studied qualitatively and
quantitatively the laminar water erosion soil suffers the parametric
equation using universal soil loss , also known as USLE and management
measures are proposed and soil rehabilitation , factilidad by analyzing
environmental , social and economic .
Key words: Mining, coal Erosion, Soil, Water erosion, soil degradation,
Plots, pit, soil rehabilitation.
INTRODUCCIÓN
En las explotaciones mineras existen procesos que generan
inevitablemente impactos ambientales negativos que se reflejan en los
factores que son participes del medio ambiente. Uno de estos factores
afectados es el recurso suelo, pues, dichos procesos generan importantes
cambios en la morfología local del mismo. Las actividades mineras
provocan generalmente fuertes impactos ambientales, con la degradación
de los suelos naturales y creación de nuevos suelos (Antro-soles) que
presentan fuertes limitaciones físicas, químicas y biológicas y dificultan así
la reinstalación de vegetación, y por tanto la interrelación y procesos
químicos-naturales que deberían existir entre los factores bióticos y
abióticos presentes en el medio.
La recuperación de los suelos de mina, implica la necesidad de estudios
previos sobre las condiciones actuales del suelo que ha sido intervenido
por las diferentes actividades realizadas en la minera Pribbenow,
posteriormente se busca recomendar las medidas técnicas, ambientales y
económicas pertinentes al caso presentado en el estudio o análisis. El
arranque de considerables volúmenes de materiales estériles obliga a la
acumulación con la ocupación de terrenos y afeamientos del paisaje.
Estos materiales son inestables por su falta de cohesión, lo que les
expone fácilmente a la erosión y arrastre por las aguas y por el aire.
La presente investigación tiene como objetivo el análisis de suelos de
parcelas afectadas por actividades mineras, el cual se realizó mediante
pruebas de muestras de suelo in-situ, lo que permitió tener un soporte o
herramienta para la formulación de medidas de manejo de suelos
afectados. Con base en los resultados se formuló una alternativa de
tratamiento teniendo en cuenta los principios de sostenibilidad, factibilidad
social, económica y armonía ambiental, donde se pueden aplicar técnicas
de carácter físico, biológico o dado el caso, obras civiles; generando como
resultado final la contribución a los procesos de rehabilitación del suelo.
21
1. PLANTEAMIENTO DE PROBLEMA
Cualquiera que sea la actividad realizada en las minas de explotación de
carbón a cielo abierto, es necesaria la intervención del suelo y en
consecuencia a esta aparecen los problemas ambientales, sociales,
económicas y políticos relacionados directa e indirectamente con el
mismo, debido a que se hacen excavaciones, se construyen vías de
acceso, se hacen zanjas, se interrumpe o se modifica el cauce de un rio,
se mueven grandes volúmenes de tierra, se forman terraplenes y
escombreras, el manejo de explosivos, (plomo, fosforo) y el uso de
sustancias químicas y aceites en los talleres etc. Estos factores de tipo
antrópicos en conjunto a las condiciones topográficas y dependiendo de
las características ambientales y de clima de la zona propenden a
generar la degradación del suelo, la cual impide un desarrollo óptimo y
sostenible en el aspecto ambiental, social, socio-económico y político
propios de la región.
La erosión hídrica y eólica del suelo, el deterioro de las propiedades
físicas, químicas y biológicas, la disminución de la materia orgánica, la
contaminación, salinización, y pérdida de biodiversidad, y la pérdida
duradera de vegetación natural, son los principales causas y efectos de la
degradación, un suelo degradado implica importantes cambios netamente
ambientales y socioeconómicos, como el desequilibrio en los rendimientos
y producción de los agro-sistemas, la disminución o pérdida de ingresos
económicos, la ruptura del equilibrio tradicional entre las actividades
agrícolas y de pastoreo, abandono de tierras y cultivos, deterioro del
patrimonio paisajístico, emigración, etc.
22
2. JUSTIFICACIÒN
La formación de terraplenes, de taludes, la explotación, los usos de
explosivos, el tránsito de equipos pesados, entre otros, son
inevitablemente actividades cotidianas realizadas en una empresa
dedicada a la extracción de carbón, siendo el suelo el principal afectado,
aun mas cuando se trata de minería a cielo abierto, por ende se abre
paso al desgaste general del suelo hasta llegar a la degradación y
desertización del mismo, cuando no se toman las medidas que respondan
a la prevención, mitigación, corrección, y en última instancia
compensación del impacto generado al suelo.
La vida en el planeta, tal como se conoce, sería imposible si no existiera
el suelo. Esta delgada piel de la tierra incide directamente en el ámbito
ambiental, económico, social y político, los cuales son necesarios en el
desarrollo de una vida humanamente digna. El suelo, al formar parte de
los ecosistemas, contribuye de manera sustancial a la provisión de
servicios ambientales indispensables para el sustento de la humanidad.
Los servicios de soporte que se obtienen del suelo se relacionan en gran
parte con su propia heterogeneidad. Los agregados proveen una gran
variedad de microambientes para las bacterias, protozoarios, artrópodos y
nematodos que están involucrados en el reciclaje de la materia orgánica y
en la continuidad de los principales ciclos biogeoquímicos.
En el suelo se fija el nitrógeno atmosférico utilizado por las plantas y
también es uno de los principales reservorios de carbono en los
ecosistemas terrestres. El suelo tiene la capacidad de amortiguamiento al
filtrar, desactivar o retener compuestos potencialmente tóxicos que
pueden llegar a las aguas subterráneas o afectar las redes tróficas de los
ecosistemas terrestres y acuáticos. En el suelo se pueden degradar o
desactivar estos compuestos a través de la actividad microbiana y las
23
interacciones químicas entre las partículas de arcilla y materia orgánica.
También interviene en la regulación climática por la capacidad de
infiltración y evaporación de agua y por la absorción de la radiación solar
de onda corta, así como su posterior reemisión en forma de onda larga o
por corrientes de convección, que producen el calentamiento de la
atmósfera.
El suelo juega un papel fundamental en el aspecto social debido a los
servicios de provisión que se obtienen del mismo; como la producción de
biomasa vegetal (alimentos) para el consumo humano y animal o para la
producción de textiles; genes o información genética utilizados en el
desarrollo biotecnológico, en el control de los patógenos o para promover
el crecimiento vegetal. Además, en el suelo se encuentran materiales de
construcción como arenas, gravas y arcillas, y otros materiales como
piedras y metales preciosos. El suelo sirve de sostén físico de la
infraestructura terrestre utilizada o construida por las sociedades
humanas, como son las estructuras de uso industrial, doméstico,
recreación y demás actividades socioeconómicas. También el suelo
representa el sitio de resguardo de vestigios antropológicos y
arqueológicos que permiten la reconstrucción y preservación de la historia
de la humanidad.
De la óptima conservación de los suelos, entonces, depende la economía
de los pueblos, el bienestar de las personas, y el desarrollo de la
biodiversidad. De tal forma la evaluación de suelos es fundamental para
diagnosticar las diferentes problemáticas de degradación que sufre un
suelo cuando es intervenido por actividades como las realizadas dentro
de las minas de explotación de carbón a cielo abierto, así, se toman
medidas de manejo que ayudan al mejoramiento del mismo y se logra un
desarrollo sostenible en la región.
24
3. OBJETIVOS
3.1 Objetivo General
Definir alternativas que minimicen los procesos erosivos de las
escorrentías asociadas a las precipitaciones y formular medidas para
su rehabilitación.
3.2 Objetivos Específicos
Cuantificar la perdida de suelo mediante la aplicación de la Ecuación
Universal del Suelo (USLE).
Determinar métodos o procedimientos prácticos que minimicen los
procesos erosivos de las escorrentías.
Definir medidas de manejo que favorezcan la rehabilitación de los
suelos.
25
4. MARCO REFERENCIAL
4.1 Antecedentes Investigativos.
Las técnicas de predicción de las pérdidas de suelos se han desarrollado
a lo largo de muchos años, como resultado de la creciente comprensión
de los procesos que intervienen en la erosión. Los primeros cálculos eran
en su mayoría de naturaleza cualitativa e ilustraban como algunas
prácticas de cultivo diferían en cuanto a su capacidad para controlar la
erosión. Inicialmente, se desarrollaron ecuaciones para describir la
pérdida de suelos mediante una variable independiente única, para
situaciones locales donde otros factores eran casi constantes; a medida
que se generó más información se formularon ecuaciones de factor
múltiple, los análisis culminaron en la ecuación de mayor uso en la
actualidad sobre la predicción de pérdidas de suelos denominada
Ecuación Universal de Perdida de Suelos, USLE según sus siglas en
inglés1.
Entre los estudios que han aplicado la USLE hay que destacar los
abundantes trabajos ya sean municipales, comarcales o provinciales
realizados desde comienzos de los años ochenta por el Departamento de
Biología Vegetal de la Universidad de Valencia y el Instituto de
Agroquímica y Tecnología de Alimentos (CSIC); grupos que actualmente
trabajan en el Centro de Investigaciones sobre Desertificación (CIDE)2.
En Colombia existen diversos organismos que actúan como institutos
descentralizados, a través de los cuales se expiden normas de carácter
particular y especifico relativos al buen uso del suelo, entre estos se
hallan el Instituto Colombiano Agropecuario (ICA), facultado para controlar
1 MITCHELL y Bubenzer. Guía para La Evaluación de Suelos y Valoración de Sitios. 1980., p. 72.
2 SANCHEZ. Julián y cols. Edafología, Vol. 10 (3). 2003., p. 227-234.
26
el aprovechamiento de la tierra con fines agrícolas y ganaderos, el
Departamento de Planeación Nacional (DANE), el Instituto de Hidrología,
Meteorología y Adecuación de Tierras (HIMAT), el Instituto Colombiano de
Desarrollo Rural (INCODER), las Corporaciones Autónomas Regionales,
entre otras.
4.2 Marco Contextual
Según informa la Organización de las Naciones Unidas (ONU),
aproximadamente una cuarta parte de la tierra agrícola del mundo ya ha
sido erosionada. La desertificación ahora amenaza el sustento de más de
mil millones de habitantes en unos 100 países alrededor del mundo. Esta
amenaza es peor en las regiones de tierra seca, donde parches de
desierto suelen irrumpir y crecer como un sarpullido en el rostro de la
tierra.
Una de las industrias mineras más importante de Colombia se encuentra
en el corregimiento de la Loma de calenturas, ubicado en jurisdicción del
municipio del Paso, cesar, la compañía comenzó la producción en
Colombia en 1995 y exporta toda su producción de carbón térmico. La
firma cuenta con reservas probadas y probables de aproximadamente
1.900Mt, y su actual producción alcanza los 25Mt/a. La multinacional
tiene un total de superficie de 10.000 hectáreas, con reservas de 400
millones de toneladas a lo cual se suma el desarrollo que se está
haciendo al sur de la mina donde se han encontrado reservas por 150
millones de toneladas de carbón térmico. Las reservas actuales de
Drummond ascienden a los 2.000 millones de toneladas. Este tipo de
actividad económica obligó a reemplazar la actividad agrícola y ganadera
que predominaba en la región antes de la llegada de la multinacional
ocasionando simultáneamente la perdida de suelo y la modificación del
paisaje propio de la región perjudicando así también el ambiente;
27
situación que en Colombia podría representar la violación a unos de los
principales derechos de los ciudadanos (Art. 79 Constitución Política de
1991), por tanto la compañía busca tomar medidas de manejo ambiental
que ayude a cumplir con los estándares exigidos por el gobierno mediante
las normas y leyes creadas por el ministerio de ambiente, vivienda y
desarrollo territorial y el ministerio de minas.
La existencia de regulaciones legales de suelo, ya sean de orden
nacional, departamental o municipal, reglamentan que el estado debe
garantizar el bienestar general, la conservación y protección de la calidad
del suelo y consecuentemente de la población. Respecto al suelo
presente en esta zona se tiene un diagnostico perceptivo de erosión
hídrica laminar, situación que refleja la necesidad de formular alternativas
de mitigación o corrección del fenómeno en mención para así determinar
las medidas y prácticas de manejo de recuperación de suelos.
4.3 Marco Conceptual
-Calicatas: Las calicatas o catas son una de las técnicas de prospección
empleadas para facilitar el reconocimiento geotécnico, estudios
edafológicos o pedológicos de un terreno. Son excavaciones de
profundidad pequeña a media. Las calicatas permiten la inspección
directa del suelo que se desea estudiar y, por lo tanto, es el método de
exploración que normalmente entrega la información más confiable y
completa.
-Calidad del Suelo: es la capacidad del suelo para desempeñar funciones
económicas, ecológicas, culturales y estéticas.
-Conservación de suelos: La conservación de suelos comprende un
conjunto de actividades inmersas en el enfoque global del manejo del
suelo, el agua y la explotación agrícola. Trasciende más allá de los
28
trabajos de control de la erosión ya que contribuyen también al objetivo
general de mejorar y mantener la capacidad productiva del suelo, para a
su vez lograr incrementar en forma significativa los rendimientos, hacer
sostenible la agricultura y en última instancia evitar o reducir degradación
de los mismos.
-Degradación de Suelo: La degradación del suelo es la pérdida de su
productividad y utilidad actual o potencial, que implica el desmejoramiento
del suelo en su capacidad inherente para producir bienes y servicios y
para realizar sus funciones de regulación ambiental.
-Degradación de Tierra: se entiende por degradación de tierras a la
reducción en la capacidad de esta para producir beneficios considerando
un uso particular y bajo una específica forma de manejo incluyendo
consideraciones socioeconómicas.
-Ecuación USLE: es un modelo paramétrico usado para describir la
relación existente entre la erosión laminar originada por la precipitación y
los principales factores que la controlan. Desarrollada en el National
Runoff And Soil Loss Datal Center, fundado en 1954 por el Science
Education Administration de los estados unidos, en cooperación de la
Universidad de Purdue. Fue presentada formalmente por los Científicos
Walter Wischmeir y Dwight Smith en 19783.
-Erosión de Suelo: es el proceso de desprendimiento y arrastre del suelo
y/o fragmentos de roca por acción del agua, el viento, el hielo, o la
gravedad.
-Erosión Hídrica: la erosión hídrica es un proceso que consiste en la
separación de las partículas y agregados de la masa del suelo, su
transporte y sedimento siendo e l agente activo el agua. La pérdida del
suelo se expresa generalmente en unidad de peso por unidad de área y
unidad de tiempo o en unidad de longitud por unidad de tiempo.
3 CORREA, Oscar. Universidad Nacional de Colombia .Modelo dinámico para calificación de la
amenaza pluvial y evaluación de la posibilidad de erosión en la sectorización geotécnica de oleoductos y su aplicación en la planeación y la toma de decisiones. 2003., pág. 45
29
-Evaluación de suelo: Es la fase previa en la Evaluación de Tierras.
Entendiendo las propiedades del suelo en su sentido más amplio,
incluyendo tanto a las intrínsecas (las del suelo en sí mismo: profundidad,
textura, etc.) como a las extrínsecas (de la superficie del suelo: topografía,
clima, hidrología, vegetación y uso, etc.)
-Evaluación de tierras: La Evaluación de Tierras es un sistema de
clasificación aplicado que evalúa la capacidad del suelo para su utilización
óptima, es decir, obtener máximos beneficios con mínima degradación. Es
cualquier método que mida, o sea capaz de predecir, el uso potencial de
una tierra, por tanto no puede quedar limitado al análisis del medio físico
del suelo sino que han de ir acompañados de los correspondientes
estudios socioeconómicos que permitan valorar la rentabilidad de los usos
de la tierra propuestos en base al análisis de costos/beneficios y
demanda.
-Factor C: factor cobertura y manejo. Es la relación esperada entre las
pérdidas de suelo en un terreno cultivado bajo condiciones específicas de
cobertura y manejo y las correspondientes que obtendrían en iguales
condiciones de precipitación, suelo y pendiente pero en condiciones de
barbecho desnudo. Por definición es adimensional.
-Factor K: factor de erodabilidad del suelo. Expresa la susceptibilidad del
suelo a la erosión. Es la relación entre la tasa de pérdida de suelo por
unidad de índice de erosividad, que se espera obtener en una parcela
estándar.
-Factor L: Factor longitud de la pendiente. Es la relación entre las
pérdidas desuelo esperadas en una unidad de tierra con una longitud de
pendiente dada y las esperadas en dicha unidad bajo condiciones
idénticas pero con una longitud estándar de 22m de longitud. Por
definición es adimensional4.
4 MOTTA FRANCO, E.L .Estudio de la erosión hídrica del suelo, microcuenca del río tzapa,
Chimaltenango, de1994 a 1996. 1999., p 56.
30
-Factor P: factor prácticas de conservación. Es la relación esperada entre
las pérdidas de suelo en un terreno con una práctica conservacionista
dada y las correspondientes que se obtendrían en iguales condiciones de
precipitación, suelo, pendiente y uso pero trabajando en sentido de la
pendiente. Por definición es adimensional.
-Factor R: El factor R representa la capacidad de la lluvia para producir
erosión. Se calcula en base a la energía cinética de la precipitación, que
es en definitiva la energía capaz de desagregar el suelo en las partículas
individuales que posteriormente serán transportadas por la salpicadura o
por la escorrentía.
-Factor S: factor gradiente de la pendiente. Es la relación entre las
pérdidas desuelo esperadas en una unidad de tierra con un gradiente
dado y las esperadas en una dicha unidad bajo condiciones idénticas pero
con un gradiente de 9%, establecido arbitrariamente. Por definición es
adimensional.
-Muestra Compuesta: Se refiere a la muestra de suelo obtenida por la
extracción de varias muestras simples o submuestra, reunidas en un
recipiente y bien mezcladas, de donde se retiran de 0,5 a 1 kg de suelo.
Son las más usadas para la planificación de la fertilización. Se
recomienda 15-20 submuestra por parcela de muestreo. En la toma de
una muestra compuesta, se debe tener en cuenta que cada submuestra
sea del mismo volumen que las demás y representar la misma sección
transversal del volumen de que se toma la muestra (una misma
profundidad).
-Muestra Simple: Es la que se obtiene con una sola extracción de suelo.
Son usadas en trabajos de investigación y en suelos muy homogéneos.
Sé recomienda cuatro muestras por hectárea, de 1 kilogramo de suelo
cada una.
-Perdida de suelo: Cantidad de suelo removido por la erosión en un
periodo de tiempo específico.
31
-Prácticas agronómicas culturales: Las prácticas agronómicas de
conservación buscan prevenir la erosión del suelo mediante
modificaciones en el método de cultivo de diversas especies. Para este
efecto, se realiza un manejo integral de la fertilidad del suelo y de las
labores culturales. Las prácticas agronómicas buscan disminuir la erosión
del suelo directa o indirectamente mediante el adecuado manejo de
cultivo y así mejorar la productividad del suelo.
-Prácticas mecánicas estructurales: Las prácticas mecánicas pueden
denominarse obras estructurales construidas principalmente para
controlar el movimiento del agua (comprende manejo y uso). Estas se
refieren a todas aquellas que gobiernan el funcionamiento de estructuras
diseñadas teniendo en consideración los principios ingenieriles para
controlar la erosión. Controlan la escorrentía superficial y estabilizan el
suelo; modifican la longitud de la pendiente, la inclinación de la pendiente,
GARRIDO, Soledad. Guía práctica para muestrear los suelos e interpretar sus análisis, Mª. Ingeniería Agrónoma. Ministerio De Agricultura Pesca y Alimentación Secretaria General de Estructuras Agrarias
42
requiere, de acuerdo a sus objetivos, que sólo se realicen aquellas
determinaciones analíticas que sirvan para caracterizar, identificar y
resolver el problema existente. Es necesario realizar el análisis de suelos
para llevar a cabo la caracterización física y química de las muestras de
suelos, para que al realizar la interpretación de resultados de campo y
laboratorio pueda concluir sobre las características generales de los
suelos de la zona de estudio y así formular la medida de manejo
correspondiente de acuerdo al diagnóstico que resulte del análisis del
suelo11.
4.4.7 Restauración de zonas afectadas por actividades mineras
Recuperación, restauración o rehabilitación son palabras que, aunque
etimológicamente tengan diferentes significados, se emplean
indistintamente para describir los procesos con los que se pretende
mejorar tierras degradadas o alteradas. La forma e intensidad del proceso
de restauración dependerá del tipo de actuación que se haya ejercido
sobre el medio natural provocando problemas de excesiva compactación
por el uso de maquinaria pesada, grandes acumulaciones de materiales
estériles, ausencia de materia orgánica y nutriente, inestabilidad de las
capas superficiales, etc.
El principio general de una restauración debe ser recuperar la calidad
original del medio teniendo presente la interdependencia que existe entre
vegetación, suelo, clima, fauna y hombre. Su completa interacción define
el ecosistema auto controlado que se pretende alcanzar.
La restauración de un terreno afectado por la minería consiste en
devolverle en lo posible su aspecto original, previo a la realización de las
labores de extracción minera. La rehabilitación de los suelos tras la
explotación minera al descubierto normalmente consiste en el relleno de
11
VALENCIA, Celia. Prácticas para La Asignatura de Edafología, Pág. 2-3
43
las zanjas que fueron abiertas para extraer el material. Este relleno se
produce generalmente con el propio desecho obtenido. Posteriormente se
procede al acondicionamiento de la superficie y repoblado de especies.
En cualquier caso se debe tener presente procurar la restauración total
de una superficie alterada por una explotación minera de superficie es
una utopía, pues aunque el espacio pudiera recuperar el perfil original del
terreno (objetivo muy difícil de alcanzar), la Pérdida del hábitat para las
especies que lo ocupaban originalmente es irreparable. Ni aun con la
reintroducción de especies, que supondría un coste difícilmente
sostenible, se garantizaría la recuperación del mismo.
Por tanto, al menos de momento, la única alternativa viable es de carácter
compensatorio, sustituyendo la restauración de la zona afectada por una
rehabilitación de la misma, procurando que el suelo adquiera las
propiedades mínimas para albergar vida animal y vegetal. De esta forma,
aún sin reproducir el ambiente primitivo, se dispone de un nuevo hábitat
que, en cualquier caso, dotará de más oportunidades a los posibles
huéspedes que las que hubieran tenido si se abandonara la explotación
sin proceder a ningún tipo de acción rehabilitadora.
Las empresas que desarrollan actividades de minería a cielo abierto están
obligadas por ley a rehabilitar los suelos tras la explotación, ésta consiste
en rellenar las zanjas abiertas mediante la utilización de parte del material
extraído considerado como desecho, para posteriormente proceder al
acondicionamiento de la superficie y repoblado de especies.
44
Figura 5: Extracción y Recuperación Progresiva
Fuente: Manual de Restauración de Explotaciones Mineras a Cielo Abierto de Aragón
4.4.8 Marco Legal
-Constitución nacional 1991: Por el gran número de disposiciones
relacionadas con el bien jurídico ambiental que se encuentran en la
Constitución Nacional, aparece según la Corte Constitucional, el concepto
de Constitucional Ecológica (Rodas, 1996), de forma específica sobre el
uso del suelo se menciona en los siguientes artículos: 360, 361 y 366, a
los cuales se refiere la Corte Constitucional.
-Ley 23 de 1973: Su propósito es prevenir y controlar la contaminación del
medio ambiente y buscar el mejoramiento, conservación y restauración de
los recursos naturales renovables, para defender la salud y el bienestar
de todos los habitantes del territorio nacional. Define responsabilidades
por daño ambiental.
-Ley 472 de 1998 acciones populares y de grupo: Regula lo referente a
las acciones populares y las acciones de grupo, orientadas a garantizar la
defensa y protección de los derechos e intereses colectivos, entre ellos el
45
goce de un ambiente sano, la salubridad pública, el acceso a una
infraestructura de servicios que garantice la salubridad pública, a la
moralidad administrativa y el acceso a los servicios públicos y a que su
prestación sea eficiente y oportuna.
-Ley 685 de 2001: Por la cual se expide el Código de Minas y se dictan
otras disposiciones.
-Ley 2 de 1959: Mediante la cual se establecen con carácter de "Zonas
Forestales Protectoras" y "Bosques de Interés General", según la
clasificación de que trata el Decreto legislativo número 2278 de 1953
-Ley 9 de 1979 código sanitario nacional: entre sus disposiciones prohíbe
descargar, sin autorización, los residuos, basuras y desperdicios y, en
general, de desechos que deterioren los suelos o causen daño o molestia
a individuos o núcleos humanos
-Ley 388 de 1997 ordenamiento territorial: reglamenta los usos del suelo.
-Ley 99 de 1993: crea el ministerio del medio ambiente y organiza el
sistema nacional ambiental (sina). Reforma el sector público encargado
de la gestión ambiental. Organiza el sistema nacional ambiental y exige la
planificación de la gestión ambiental de proyectos.
-Ley 29 de 1986: regula áreas de reserva forestal protectora.
-Decreto 900 de 1997: el presente decreto reglamenta el incentivo forestal
con fines de conservación establecida en la ley 139 de 1994 y el
parágrafo del artículo 250 de la ley 223 de 1995, para aquellas áreas
donde existan ecosistemas naturales boscosos, poco o nada intervenidos.
-Decreto 1791 de 1996: por medio del cual se establece el régimen de
aprovechamiento forestal.
-Decreto 622 de 1977: sobre parques nacionales naturales pnn.
46
-Decreto 877 de 1976: usos del recurso forestal, áreas de reservas
forestales.
-Decreto 2811 de 1974 código de los recursos naturales: entre su
articulado relacionado con el medio ambiente, específicamente con el
recurso suelo, se tienen los siguientes artículos
-Artículo 8: se consideran factores que deterioran el ambiente, entre otros:
b) la degradación, la erosión y el revenimiento de suelos
c) las alteraciones nocivas de la topografía
-Artículos 178 al 180: relacionado con principios para el uso y
aprovechamiento de suelos.
-Artículos 182 al 186: relacionado con el uso y conservación de los suelos
-Artículos 324 al 326: relacionados con los distritos de conservación de
suelos.
-Resolución nº 0828 30 de abril de 2010: por la cual se autoriza un
aprovechamiento forestal único y se toman otras determinaciones
-Resolución no. 0017 de enero 25 de 2007: mediante la cual el ministerio
de ambiente, vivienda y desarrollo territorial estableció el plan de manejo
ambiental PMA a la empresa DRUMOND LTD, para el desarrollo del
proyecto la mina la loma – PRIBBENOW.
-Resolución nº 1963 13 de noviembre de 2007: por la cual se autoriza un
aprovechamiento forestal y se toman otras determinaciones
-Resolución 222 de 1994. Áreas compatibles para explotaciones mineras
de materiales de construcción en la sabana de Bogotá.
-Resolución nº 1209 24 de junio de 2010: por la cual se autoriza un
aprovechamiento forestal único y se toman otras determinaciones
47
5. DISEÑO METODOLÓGICO
5.1 Tipo y nivel de investigación.
Para el presente trabajo se empleó la investigación de nivel proyectivo,
debido a que el estudio tiene como objetivo plantear posibles soluciones a
las condiciones de degradación en las que se encuentra el suelo
intervenido por actividades realizadas en la empresa Drummond Ltda.,
posteriormente se formularon medidas de manejo y prácticas de
recuperación de suelos. El proyecto fusiono exploración, descripción,
explicación y proposición de alternativas de cambio, sin llegar hasta la
ejecución de la propuesta.
5.2 Diseño Metodológico
Debido a que la precipitación es uno de los principales factores visible y
de mayor repercusión que afecta directamente al suelo, se estimó la
erosión hídrica laminar de suelo. Se llevó a cabo la aplicación de un
modelo que relaciona la erosión laminar por acción de la lluvia y los
principales factores relacionados con la misma, ya que la erosión es uno
de los tantos fenómenos naturales degradante de suelo.
El diseño metodológico que se aplico es el desarrollado por Wischmeier y
Smith, 1978 expertos de la Agencia de Servicios de Investigación Agrícola
(ARS), perteneciente al Departamento de Agricultura de los Estados
Unidos (USDA).El método consiste en observar cada variable que se
relaciona con la erosión hídrica laminar y así reducir sus efectos de
manera que al multiplicar todos los números correspondiente a cada
variable, resulte directamente la cantidad de suelo perdido12.
12
GARCÍA, José y Martínez Juan. Conservación de suelos. Editorial REVERTE 2006., p. 184
48
El método conocido como Ecuación Universal de Pérdida de suelo por
sus siglas en inglés USLE (Universal Soil Loss Equation), está en función
del poder erosivo de la lluvia, R, la erodabilidad de los suelos, K, la
cobertura vegetal, C, la práctica conservacionista, P y el factor combinado
de la pendiente y la longitud de la misma, LS. Esta ecuación se ha usado
en muchos proyectos de ingeniería donde se pretende estimar erosión
hídrica para tiempos prolongados de meses o anuales obteniendo
óptimos resultados y bajos costos. Es de anotar que se realizó calicata
con variaciones en sus dimensiones debido a algunas características
halladas del suelo.
5.3 Población o Universo Objeto de Estudio
La población objeto de estudio y beneficiada en el proyecto fueron 18
áreas que están en proyecto de recuperación de suelo y que fueron
afectadas por las actividades realizadas en la mina Pribbenow-Drummond
Ltda.
5.4 Muestra Objeto de Estudio
La muestra objeto de estudio y beneficiada en el proyecto, fueron áreas
escogidas en forma aleatoria en sitios representativos dentro de la mina.
De manera que de las 18 áreas en planes de recuperación se escogieron
al azar, nueve (9) que representaron la muestra a estudiar. Se
consideraron diferencias significativas en lo relacionado con pendiente y
cobertura, debido a que estos dos factores influyen directamente en el
fenómeno de erosión hídrica. Se trabajó con parcelas tipo piloto con
dimensiones de 22.13 mt de longitud por 3 mt de ancho, es decir un área
de 66.19mt2, por tanto se definen como parcelas homogéneas, razón que
obligo a realizar calicatas para cada parcela con el fin de lograr un
muestreo simple que detallara información necesaria para la estimación
49
de erosión. Es de anotar que se tuvo en cuenta, que la muestra debe ser
de 1 kilogramo de suelo por recomendaciones de expertos en el tema13.
5.5 Instrumentos
5.5.1 Instrumentos para recolección de la información
Para la colección de información se necesitó elementos, tales como:
cámara fotográfica, memorias USB, libretas de apuntes, computadora.
5.5.2 Instrumentos para estimar erosión
Pluviómetros, nivel abney, cinta métrica, material bibliográfico (cuadros de
registros históricos de información de la USDA y FAO), mapas
georeferenciacion, GPS.
5.5.3 Instrumentos para realizar calicata
Se utilizaron los siguientes instrumentos para la realización de la calicata:
pico y pala con el objetivo de abrir la calicata de 50x50 cm y
profundidad tal que sea según la radiculacion de las plantas y de la
profundidad del ultimo horizonte. aunque es de anotar que en algunas
parcelas no se hará la calicata como se ha propuesto debido a la
existencia de rocas muy superficiales y que además son zonas de
botaderos de estériles que como están en proceso de recuperación
tienen una capa “vegetal” que en realidad no es suelo, lo que obligara
a tomar muestra superficial del lugar.
13
SOSA, Domingo. Coordinador De Proyecto Regional, Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria, INTA, Argentina
50
bandejas de plástico para recoger la muestra
dispositivos de marcaje de horizontes (clavos, banderitas, etc), con el
fin de establecer la parte superior y la inferior del horizonte
nivel abney para medir la pendiente
rotuladores permanentes para etiquetar las muestras
altímetro para saber la altitud sobre el nivel del mar
bolsas con cierre hermético, para mantener la muestra
hojas de caracterización de perfiles de suelo
5.6 Procedimientos
Antes de la cuantificación de suelos se hizo observación de campo y
calicatas, para colectar información de parámetros que se consideraron
en el desarrollo de la ecuación universal de pérdidas de suelo,
posteriormente se formularon alternativas de control y mitigación de
erosión y se determinaron prácticas de manejo y recuperación de suelos.
5.6.1 Observación de campo directa
Se hizo reconocimiento general de la zona, previo al muestreo de manera
que facilito la delimitación de las áreas con base en criterios fisiográficos,
edáficos, de cultivo, grado de pendiente, tipo de vegetación (edad de la
A continuación se presentan los resultados obtenidos en los aspectos
relacionados con la metodología, los cuales constituyen el punto de
partida para definir alternativas de mitigación de erosión hídrica y de
alternativas de manejo de suelos, a manera de comentario es menester
resaltar que antes de proceder a la estimación de la erosión hídrica, se
hizo reconocimiento general de la zona, así se facilitó la delimitación de
las áreas, a través de la observación de campo.
8.1 Observación de campo en la mina
Con la observación de campo directa se detallaron ciertas características
de la zona, las cuales se muestran:
- Topografía: La topografía general observada se presenta plana con
ligeras ondulaciones obstaculizada ocasionalmente por morros bajos,
además de los cerros y montañas habidos por la realización de
escombreras.
Se observaron pendientes entre planas, medianas y muy pronunciadas
- Cobertura vegetal: La cobertura vegetal está compuesta principalmente
por pastos introducidos; pero se observó cobertura de potreros y
rastrojos.
- Otras observaciones del área: Se observó la presencia de material de
textura gruesa en otras parcelas se observó material más fino, en otras
fragmentos de roca, se notaron surcos en algunas parcelas, en otras no
se notó presencia de surcos pero si un estado, desnudo. También es de
anotar que se observaron algunas escombreras ya estabilizadas con
proceso de rehabilitación tradicionales de la mina, es decir con el relleno
de los huecos y dado el caso la distribución del material removido (el cual
es almacenado en acopios) en escombreras clausuradas después si es el
62
caso se hace abonamiento con abonos orgánicos (estiércol de vaca y
rastrojo), y después se siembras.
Los colores superficiales del suelo de la zona varían entre grises, rojizos
amarillosa, gris claro. Se observó la presencia de cuerpos de agua
cercanos a algunos lugares objetivo (laguna).
8.2 Ubicación y distribución de las parcelas para cuantificar la pérdida de
suelo
La selección de las parcelas dentro de la mina se hizo al azar, pero en su
localización y distribución se contemplaron diferencias significativas en lo
relacionado con suelos, pendiente y cobertura, además que fueran lo
suficientemente representativas de las áreas en proceso de
revegetalización para que fuesen georreferenciadas y así tener mejor
percepción visual de las mismas. (Figura 6). Las parcelas se instalaron
en suelo desnudo o poco cubierto, con rango de pendiente que varía
entre 1% y 37%.
Figura. 6. Ubicación y distribución de las parcelas para cuantificar la
pérdida de suelo
Fuente: EngServices S.A.S
63
Figura. 7. Parcela Nº 1
Fuente: EngServices S.A.S
Se localiza al sur de la mina frente a la Power Plant, presenta una
pendiente de 10%, una cobertura vegetal de pastos; y un porcentaje de
recubrimiento del 30%.
Figura. 8. Parcela Nº 2
Fuente: EngServices S.A.S
Ubicado en el sector suroriental de la mina, con pendientes del 19%.
Suelo completamente desnudo y un porcentaje de recubrimiento del 20%.
Figura. 9. Parcela Nº 3
64
Fuente: EngServices S.A.S
Ubicado en el sector noroccidental de la mina, se caracteriza por
presentar una pendiente del 12%. La cobertura vegetal está caracterizada
por pastos y rastrojo introducidos, el porcentaje de cubrimiento es del
78%.
Figura. 10. Parcela Nº 4
Fuente: EngServices S.A.S
Se localiza en el sector norte de la mina, cerca de las lagunas de
oxidación, la cobertura vegetal está compuesta principalmente por pastos
introducidos, y un porcentaje de recubrimiento 80% y Pendiente 37%.
Figura. 11. Parcela Nº5
Fuente: EngServices S.A.S
Ubicado en el sector nororiental de la mina detrás del patio de
mantenimiento, la cobertura vegetal está caracterizada en su gran
mayoría por pastos introducidos y con pequeños porcentajes de rastrojos
el porcentaje de recubrimiento es del 90% y tiene una pendiente del 24%.
65
Figura. 12. Parcela Nº6
Fuente: EngServices S.A.S
Ubicado en el sector nororiental de la mina. La cobertura vegetal está
caracterizada por pastos introducidos y rastrojos. Tiene un porcentaje de
recubrimiento del 15% y una pendiente del 1%.
Figura.13. Parcela Nº7
Fuente: EngServices S.A.S
Ubicado en el sector nororiental de la mina, presenta una cobertura
vegetal compuesta por pastos, un porcentaje de recubrimiento del 30% y
una pendiente del 20%.
66
Figura.14. Parcela Nº8
Fuente: EngServices S.A.S
Ubicado en el sector nororiental de la mina, tiene una cobertura vegetal
compuesta por pastos, un porcentaje de recubrimiento del 60% y una
pendiente del 25%.
Figura.15. Parcela Nº9
Fuente: EngServices S.A.S
Se localiza en el sector centro oriental de la mina, la cobertura vegetal
está compuesta principalmente por pastos introducidos, con un
porcentaje de recubrimiento del 60% y una pendiente del 21%.
67
8.3 Procedimiento de calicatas y muestreo en parcelas de estudio
Después del reconocimiento de campo y de la distribución de parcelas se
hizo un muestreo simple para cada una de las mismas y se procedió
como se muestra a continuación:
Se limpió la primera capa del horizonte, hasta que quedo expuesta la
capa de suelo fresco, ya que debido a la oxidación y otros procesos,
podía disfrazar los análisis
Se dispuso de una bandeja o bolsa de plástico en la zona donde se
procedió a excavar las muestras
Se procedió a la excavación de la calicata con la ayuda de una pala y
se verificaron las dimensiones de la misma con la ayuda de un metro
Se procedió a la extracción de la muestra con la ayuda de una pala
Se introdujo el material en un recipiente cerrado
se envasaron las muestras en bolsas de plástico grueso y se
consignaron todos los datos relevantes a la muestra, el
establecimiento, número de lote
Se envió a laboratorio las muestras tomadas en campo
Figura.16. Realización de calicatas
Fuente: el autor
68
Cuadro 6. Características observadas durante la realización de calicatas
PARCELA PROFUNDIDAD DE
CALICATA (cm)
COLOR USO DEL SUELO VEGETACIÓN DRESCRIPCIÓN DEL PERFIL DEL SUELO
1 30X20 BEIGE NO PASTO
no se aprecian con claridad los perfiles de suelo debido a las mezclas de fragmentos
de roca y demás texturas del suelo
2 30X20 BEIGE NO DESNUDO
3 30X20 GRIS OSCURO NO PASTO
4 20x20 BEIGE NO PASTO
5 25x20 GRIS OSCURO NO PASTO
6 20x20 AMARILLOSO NO PASTO
7 20x15 AMARILLO NO PASTO
8 20x20 AMARILLO NO PASTO
9 20x20 AMARILLO NO PASTO
Fuente: El Autor
69
8.4 Determinación de la erosión hídrica: modelo USLE
Para la determinación de la pérdida de suelos se utilizó la metodología del
modelo USLE (Universal Soil Loss Ecuation), en la cual se determinaron e
identificaron las siguientes características generales del terreno y los
suelos: pendiente, longitud, tipo de estrato, cobertura vegetal, y análisis
de laboratorio (textura, materia orgánica, permeabilidad). La expresión
correspondiente a la ecuación es:
A = R . K . LS . C . P
Dónde: A = Pérdida del suelo (tn/ha-año) R = Índice de erosividad de la lluvia (mm/Ha) K = Índice de la erodabilidad del suelo (Ton/mm) L = Longitud del talud (adimensional) S = Pendiente del talud (adimensional) C = Uso del suelo (adimensional) P = Práctica de conservación (adimensional)
8.5 Estimación factor R (índice de erosividad)
Se utilizó la información disponible en la estación meteorológica principal
de la mina Pribbenow, la estación Borrego. La precipitación promedio
anual fue de 1.550 mm para el año 2012 y presento un régimen bimodal,
con un período seco durante los meses de diciembre a marzo y otro
durante los meses de julio y agosto.
Cuadro 7. Estación Borrego
ESTACIÓN METEREOLÓGICA LATITUD ALTITUD
BORREGO 9°34’52.28”N 73°27’54.83”O
Fuente: DRUMMOND LTDA.
70
Después del análisis de las precipitaciones se utilizó la metodología
propuesta por Cortés (1994), la cual consistió en el cálculo del índice de
erosividad de la lluvia con la ecuación que relaciona directamente la
precipitación ( ), y se obtuvieron los siguientes
valores:
Cuadro 8. Factor de erosividad (R) para cada parcela
PARCELA R (MJ.mm.ha/h.año )
1 11655,3025
2 11655,3025
3 11655,3025
4 11655,3025
5 11655,3025
6 11655,3025
7 11655,3025
8 11655,3025
9 11655,3025
Fuente: el autor
Según la tabla de clasificación del índice de erosividad de la lluvia
propuesta por el centro nacional de investigaciones del café (CENICAFE),
el rango de erosividad de la lluvia para las parcelas de estudio, se
clasifico en el nivel muy alto; esto quiere decir que las precipitaciones
anuales afectan significativamente a la erosión originada por escorrentías.
71
Cuadro 9: clasificación del índice de Erosividad según CENICAFE
FUENTE: Rivera y Gómez (1991)
8.6 Estimación factor K (índice de erodabilidad)
Para determinar este parámetro se evaluó las propiedades del suelo que
afectan la capacidad de infiltración (textura, materia orgánica, estructura y
uso del suelo). Se consideró la metodología desarrollada por Wischmeier
y Smith, la cual relaciona las variables ya mencionadas con la
erodabilidad del suelo en la ecuación:
+0,00428(b-2)+0,00329(c-3):
-Variable de textura (M): de acuerdo a los resultados de textura y
granulometría de los suelos evaluados, los porcentajes de arcilla varían
entre 10 y 37%, los de limo entre 20 y 50%, en tanto que los de arena
oscilan entre 14 y 70%; esto se traduce en que la gran mayoría de los
suelos son francos, bien sea finos (franco arcilloso y franco arcillo limoso)
o gruesos (franco arenosos o franco arcillo arenoso), sin embargo se
debe resaltar que en el campo se observó la existencia de mucha
presencia de gravas y fragmentos de roca que disminuyen la filtración del
agua al suelo y aumentan erosión y transporte de sedimentos.
72
Cuadro 10. Análisis de textura para cada parcela (IGAC, 2012)
CODIGO DE PARCELA
% ARENA % LIMO % ARCILLA
1 28,4 39,2 32,4
2 40,5 28,4 31,1
3 70 20,2 9,8
4 28,5 31,2 40,3
5 45,3 33,5 21,2
6 37,1 20,6 42,3
7 41,6 20,4 38
8 39,4 20,2 40,4
9 34,4 30 35,6
Fuente: DRUMMOND LTDA
- Carbón orgánico: Se determinó multiplicando el factor de conversión de
materia orgánica para suelos de cultivo por el porcentaje de carbón
orgánico, analizado para cada parcela (análisis de suelos IGAC, 2012).
En la columna 2 del cuadro 10, se especifica el porcentaje del carbón
orgánico para cada parcela.
Cuadro 11. Porcentaje de carbón orgánico en cada parcela
FUENTE: ENGSERVICES S.A.S
Cuadro 12. Factor de conversion de la materia organica (Factor de Duchaufour)
FUENTE: MANUAL DE EDAFOLOGÍA, Antonio Jordán López, 2005-2006
73
-La Estructura: Para determinar la estructura se tuvo en cuenta el
Nomograma del factor de erosividad de la lluvia (k), (Wischmeier y Smith
1971), con el fin de referenciar el código de estructura para suelos con
textura granular media fina a gruesa.
De acuerdo a su disposición y forma la estructura se clasifica en:
Estructura de grano simple: Es muy frecuente en los suelos arenosos, ya
que los granos de arena no se unen entre sí y se disgregan fácilmente.
Estructura granular: Es frecuente en suelos que ya han sido cultivados.
Los terrones no son muy grandes y son más o menos redondeados.
Frecuente en suelos de texturas medias (francos).
Estructura de bloques: Son terrones más o menos cuadrados y algo más
grandes que la granular. Suelen tener abundante espacio poroso y
grietas. Muy común en los suelos de textura franca y franco arcillosa.
Estructura prismática: Los terrones son más gruesos y alargados.
Generalmente se presenta en suelos cultivados y de la familia de textura
fina.
Estructura laminar: Fácil de identificar porque el suelo se conforma por
láminas delgadas dispuestas en forma horizontal. Muy común los suelos
que predomina el limo (Franco limoso, limoso) y en terrenos vírgenes (no
cultivados).
Estructura masiva: En este caso no se forman terrones y el suelo se
observa compacto. Muy común en los suelos arcillosos y que no han sido
cultivados.
74
Figura. 17. Principales estructuras en los suelos
Fuente: guía para la determinación de textura de suelos por método organoléptico, liotta, m.a. y n. Ciancaglini
Figura 18. Nomograma de erodabilidad
Fuente: Wischmeier & Smith (1971).
- Permeabilidad: Para determinar la permeabilidad se analizó la variación
de esta respecto a la textura y estructura del suelo y se tomó el valor que
75
según la relación correspondió a la permeabilidad para cada caso. Se
utilizó las tablas propuestas por la FAO presentes a continuación:
Cuadro 13. Clases de permeabilidad de los suelos para la agricultura y su
conservación
Fuente: FAO
Cuadro 14. Variación de la permeabilidad según la textura del suelo
Fuente: FAO
Cuadro 15. Variación de la permeabilidad según la estructura del suelo
Fuente: FAO
76
Cuadro 16. Índice de Erodabilidad de la lluvia (K) para cada parcela
POLIGONO PARCELA M % CARBON ORGANICO
(Ton) ESTRUCTURA
PERMEABILIDAD (mm/año)
K (Ton/mm)
Q 1 5469,76 0,3268 3 43380 1,43
Ñ 2 4747,21 0,688 3 43380 1,43
A 3 8136,04 0,86 3 26028 0,86
C 4 3564,09 1,892 3 43380 1,43
K 5 6209,44 1,72 3 26028 0,86
I 6 3329,29 0,516 3 43380 1,43
I 7 3844 2,1328 3 43380 1,43
I 8 3552,16 1,376 3 43380 1,43
L 9 4147,36 2,064 3 43380 1,43
Fuente: el autor
Cuadro 17: Calificación del factor de erodabilidad k,
CENICAFE
FUENTE: Rivera y Gómez (1991)
Según la tabla de clasificación del índice de erodabilidad del suelo
propuesta por el Centro Nacional de Investigaciones del Café
(CENICAFE), el rango de erodabilidad del suelo para las áreas de
estudio, se clasifico en el nivel extremadamente severo; esto quiere decir
que las condiciones del suelo no son favorables para resistir a la fuerza
erosiva de las escorrentías.
77
8.7 Factor LS (Longitud y pendiente)
Se calculó el factor longitud-pendiente (LS), con la ecuación LS =
(L/22.13)^m (65.41 sen^2α+4.45senα+0.065), de donde:
L: longitud de pendiente: es la longitud de la pendiente de las parcelas y
corresponden a 22, 13 (todas las parcelas tienen este valor).
m: es una constante relacionada con la pendiente y se determina
mediante tabla
Cuadro 18. Valores de m en relación de la pendiente
Fuente: Una guía para la Planificación de la conservación de suelo. Manual 537. USDA. Dic. 1978
α: ángulo de la pendiente, se calculó con la ecuación de la pendiente que
relaciona el porcentaje de inclinación de la pendiente (l); .
Los resultados del factor de la pendiente se muestran a continuación en la
tabla:
78
Cuadro19. Factor de pendiente y longitud
PARCELA LONGITUD DE
LA PENDIENTE
PORCENTAJE DE INCLINACIÓN
FACTOR LS
1 22,13 10 19,2575
2 22,13 19 41,2627
3 22,13 12 9,0127
4 22,13 37 16,4169
5 22,13 24 6,4198
6 22,13 1 51,28
7 22,13 20 32,136
8 22,13 25 3,1001
9 22,13 21 24,0689 Fuente: El autor
8.8 Estimación del factor C (uso del suelo)
Para el cálculo del factor C, se usó la tabla publicada por la FAO, en la
que se indica el porcentaje de terreno dependiendo del tipo y densidad de
cobertura presente en el terreno. Para encontrar este factor se utilizó el
siguiente cuadro:
Cuadro 20. Tabla de evaluación del factor C propuesta por la FAO para
vegetaciones naturales
Fuente: FAO-UNESCO (1980)
79
En este se observó y se comparó según el porcentaje de cobertura
presente en cada parcela y se tuvieron los siguientes resultados:
Cuadro 21. Factor C para cada parcela
PARCELA PORCENTAJE DE TERRENO
CUBIERTO FACTOR C
1 30 0,2
2 20 0,2
3 40 0,2
4 80 0,06
5 90 0,01
6 15 0,2
7 30 0,2
8 60 0,1
9 60 0,1
Fuente: El autor
8.9 Factor P (Prácticas de conservación)
Para la estimación de las prácticas de conservación se observó que no se
han realizado ninguna práctica que conlleve a la protección del suelo de la
erosión, por tanto se tomó el máximo valor de afectación cuando no se
hacen prácticas de conservación de suelos el cual es 1.
Según el análisis de las tablas propuestas por Wischmeier y Smith los
valores de P aparecen a continuación:
Cuadro 22. Factor P y distancias entre líneas guías en cultivos a nivel según pendiente
Fuente: Una guia para la Planificacion de la conservacion de suelo. Manual 537. USDA. Dic. 1978
80
Cuadro 23. Prácticas de Conservación de suelo
PARCELA MANEJO DEL SUELO P
1 N 1 2 N 1 3 N 1 4 N 1 5 N 1 6 N 1 7 N 1 8 N 1 9 N 1
Fuente: El autor
8.10 Estimación de la erosión (USLE)
Para la determinación de la pérdida de suelos se utilizó el modelo de la
Ecuación Universal de la Pérdida de Suelo (USLE), en el cual se estimó
las tasas de erosión en la mina Pribbenow mediante la cuantificación de
los factores más relevantes, observándose diferencias muy significativas
entre los diferentes puntos de muestreo y con tasas muy altas de erosión,
resultado de las características del material del suelo, así como del grado
de la pendiente y la cobertura vegetal.
Según las evaluaciones de la FAO-UNESCO (1980), de la tabla se
valoraron que las parcelas estudiadas se estimaron un grado de erosión
hídrica muy fuerte.
Cuadro 24. Grados de Erosión hídrica
81
Fuente: FAO-UNESCO (1980)
82
Cuadro 25. Estimación de pérdidas de suelo para cada parcela
PARCELA DE
ESTUDIO R (mm/Ha) K (Ton/mm)* año C P LS
SUELO EROSIONADO (Ton/ha)*Año
1 11655,3025 1,42 0,2 1 19,2575 63744,36456
2 11655,3025 1,42 0,2 1 45,01 148987,867
3 11655,3025 0,86 0,2 1 9,0127 18067,86811
4 11655,3025 1,43 0,06 1 16,4169 16417,30968
5 11655,3025 0,86 0,01 1 6,4198 643,4925145
6 11655,3025 1,43 0,2 1 51,28 170937,5989
7 11655,3025 1,43 0,2 1 32,136 107122,6731
8 11655,3025 1,43 0,1 1 1,095 1825,045542
9 11655,3025 1,43 0,1 1 24,0689 40115,83438
Fuente: El autor
8.11 Determinación de métodos para minimizar y controlar escorrentías Para el desarrollo de este objetivo se hizo un análisis teórico de algunas
técnicas de control de escurrimiento. El análisis consistió en la descripción
detallada de las características y objetivo de las respectivas técnicas de
mitigación y control de escorrentías. Después del análisis se formuló la
mejor medida de mitigación y control de escorrentías mediante la
comparación del análisis de técnicas respecto a las condiciones
topográficas y características del suelo relacionadas con la escorrentía
(pendientes pronunciadas, cobertura vegetal, etc.). Simultáneamente se
consideró facilidad, practicidad y sencillez en cuanto a materiales y
ejecución de las técnicas, para así reflejar buenos costos y lograr una
estabilidad ecológica sin alterar las propiedades del suelo, que en algunas
técnicas como por ejemplo las llamadas “obras grises”, son costosas, y
Erosión muy fuerte
Erosión fuerte
Erosión moderada
Erosión nula o ligera
83
además alteran propiedades mecánicas del suelo acompañadas de
afeamientos del paisaje, (aunque sean muy eficientes).
Los tratamientos lineales en laderas y taludes, las prácticas de
tratamiento de incremento de la infiltración y los tratamientos de
regulación de flujos hídricos, son las técnicas de control y mitigación de
escorrentías que a continuación se describen.
8.11.1 Tratamientos de regulación de flujos hídricos Son obras que pretenden encauzar el escurrimiento del agua. Estas son: - Canal de desviación de aguas: esta técnica resulta útil para regular el
gran volumen del flujo directo o de la escorrentía superficial en las zonas
semiáridas. La ejecución se realiza sobre la cabecera de las cárcavas y/o
en laderas con riesgo de erosión creciente. En cabeceras de cárcavas se
recomienda la construcción de un canal que desvíe las aguas para ambas
lados, de tal forma de disminuir la descarga en los vertederos, estos
últimos deben construirse en laderas estabilizadas con presencia de
vegetación.
Figura. 19. Canal de desviación de aguas
Fuente: manual de control de la erosión Santiago de Chile, (1998)
84
Ejecución
Excavar el canal
Hacer el camellón y compactar moderadamente el suelo
Excavar el vertedero
Realizar la siembra de pastos Materiales
Rama
Semillas -Canal longitudinal de evacuación de aguas: este puede realizarse con
sacos de tierra, el objetivo de esta es evacuar el agua de los taludes y
entregarla a disipadores. Esta práctica resulta apropiada para áreas de
escurrimiento superficial moderado y medio. De sencilla ejecución, bajo
costo y se puede realizar en dimensiones variables. Se ocupan sacos de
mallas sombra rellenos con tierra. Los sacos se disponen intercalados:
dos en sentido horizontal y después tres en sentido vertical, siguiendo
esta secuencia hasta finalizar la obra.
En la colocación de los sacos debe cuidarse que estos queden
superpuestos sin dejar espacios susceptibles de erosión por el flujo
hídrico. En taludes de pendientes escarpados los sacos deben ser
clavados con estacas de madera. En su sucesión de entrega los canales
de evacuación deben considerar un disipador para disminuir el impacto
del agua. Este último puede construirse con sacos de malla sombra
rellenos con tierra o ripio.
85
Figura. 20. Vista en detalle de un canal longitudinal en fase de ejecución
Fuente: manual de control de la erosión Santiago de Chile, (1998)
Ejecución
Excavar la base
Rellenar los sacos de tierra
Disponer intercaladamente los sacos desde la parte baja hacia aguas arriba
Compactar moderadamente Materiales
Canal
Sacos de malla
8.11.2 Tratamientos de incremento de infiltración Se utilizan para que el suelo aumente su capacidad de absorción del
agua, y para acumular agua de lluvia para el riego. Las técnicas usadas
son:
- Zanjas de infiltración: esta práctica tiene como objetivo disminuir la
velocidad de las aguas lluvias, aumentar la infiltración del agua en el
suelo, reducir la escorrentía superficial, retener los sedimentos removidos
por el flujo hídrico y acumular el agua de las lluvias para el riego. (Ver
fig.16)
86
Figura.21. Vista de perspectiva de zanjas cosechadoras de agua para incrementar la infiltración del agua en el suelo
Fuente: manual de control de la erosión Santiago de Chile, (1998)
Las zanjas se ejecutan en función de la precipitación de diseño con un
periodo de retorno de 10 a 15 años del área a intervenir. A través de esta
técnica se regulan volúmenes de escorrentía superficial, se retienen los
sedimentos removidos por el flujo hídrico y se almacenan o cosechan
agua para el riego. Las zanjas deben tener una disposición intercalada, en
función de la eventualidad que los volúmenes de escorrentía superen su
capacidad de almacenaje produciéndose el rebalse en estas.
Ejecución:
Decidir el intervalo horizontal entre zanjas en función de la precipitación de diseño y las características de la pendiente
Excavar la zanja
Hacer el camellón y compactar moderadamente el suelo
Realizar la siembra de pastos en el camellón Materiales:
Semillas y materiales para excavación - Terrazas forestales: Las terrazas forestales son prácticas empleadas
con el propósito de aumentar la infiltración del agua en el suelo, reducir la
87
escorrentía superficial, disminuir la velocidad de las lluvias y retener los
sedimentos transportados por el flujo hídrico.
Este tratamiento resulta apropiado en laderas de pendientes moderadas
con erosión del tipo laminar y lineal incipiente. De sencilla ejecución y bajo
costo. La longitud de la terraza se adecua al terreno. Las terrazas se
trazan a nivel y presentan un ancho que varía entre 60 y 80 cm. La
pendiente en lo ancho de la terraza corresponde al 1% hacia el interior del
talud.
La altura del talud depende de las condiciones del suelo,
recomendándose para materiales poco estables una altura no superior a
20 cm y una pendiente lateral de 1:0,3. En la superficie de la terraza se
deben plantar árboles y sembrar pastos.
Figura.22. Vista en primer plano de terraza forestal en base angosta
Fuente: manual de control de la erosión Santiago de Chile, (1998)
Figura.23. Vista panorámica de terraza forestal en base angosta
88
Fuente: manual de control de la erosión Santiago de Chile, (1998)
Ejecución
Trazar las terrazas a nivel
Excavar la terraza con una leve inclinación hacia el interior del talud
Preparar la superficie para la plantación y/o siembra
Adicionar materia orgánica para enriquecer el suelo Materiales
Rastrojo de trigo
Materiales de excavación y cinta métrica 8.11.3 Tratamientos lineales de control de laderas y taludes
Se ejecutan para disminuir la erosión superficial de los taludes, reducir la
velocidad de caída del agua, y para acumular los sedimentos que ésta
arrastra. Así se construyen pequeños muros con distintos materiales, con
lo que cada técnica recibe su nombre: revestimiento de neumáticos,
fajinas de sarmiento (trenzado de ramitas de sarmiento), fajinas de ramas,
sacos rellenos de tierra, y con postes de madera.
-Tratamiento lineal con revestimiento de neumáticos: Este tipo de práctica
se usa para la disminución de la erosión superficial en taludes, la
89
disipación de la escorrentía superficial, reducción de la velocidad del flujo
hídrico y la acumulación de sedimentos. El intervalo de los tratamientos
lineales está en función del grado de inclinación de la pendiente. En
taludes con pendientes escarpadas se aconseja utilizar intervalos de 0.8
m mientras que en aquellos con pendientes moderadas se emplean
intervalos de 3 m. Corresponde a una obra de fácil ejecución, mínimo
costo y apropiada para trabajar taludes con pendientes moderadas y
medianas. Se puede emplear revestimiento (forros) de neumáticos en
desuso, estacas de madera y alambre. De acuerdo a los materiales
empleados, este revestimiento posee una sólida estructura.
Los revestimiento de neumáticos deben cortarse y extenderse a lo largo
cada 40 cm se colocan las estacas donde se alambran los forros. Debe
procurarse que la cara interior de los revestimientos de neumáticos quede
en dirección hacia el talud. Para aumentar la resistencia a la escorrentía
superficial, una parte del neumático debe quedar enterrada.
Ejecución
Emparejar el terreno.
Clavar las estacas cada 40 cm (opcional el espacio entre estacas).
Si se trata de una obra en talud, debe construirse una terraza podría ser de 0,2 m de ancha.
Cortar el revestimiento de neumáticos.
Extender los revestimientos de neumáticos, clavarlos y alambrarlos en las estacas.
Materiales
Forros de neumáticos
Estacas
Alambre
Clavos
Materiales de excavación Figura.24. Tratamiento lineal con revestimiento de neumático en una obra
90
Fuente: manual de control de la erosión Santiago de Chile, (1998)
-Tratamiento lineal con fajinas de ramas: en esta práctica se busca la
disminución de la erosión superficial en taludes, la disipación de la
escorrentía en taludes, la reducción de la velocidad del flujo hídrico y la
acumulación de sedimentos. El intervalo de los tratamientos lineales está
en función del grado de inclinación de la pendiente. Esta obra puede
aplicarse en laderas de pendientes moderadas. No resulta
recomendaciones para pendientes muy escarpadas, taludes de derrubios
o en suelos pedregosos. Se puede utilizar ramas de distintas especies
arbóreas, aprovechando los tipos existentes en los lugares a intervenir.
Esta obra no tiene restricción en cuanto a sus dimensiones. Los
materiales empleados aquí so estacas verticales de pino, alambre
galvanizado, ramas trenzadas. Se clavan las estacas verticales. Las
fajinas de ramas se alambran en la parte posterior de las estacas y detrás
de las fajinas se cubre con sacos de yute.
La matriz de raíces que se desarrolla a partir de las fajinas proporciona
efectos de contención y retención de las capas superficiales del suelo,
evita la formación de cárcavas y barrancos y protege el talud frente a la
erosión superficial, ya que se reduce la longitud efectiva de la pendiente al
quedar ésta dividida en tramos más cortos por las sucesivas fajinas
91
Figura.25. Tratamiento lineal con fajinas de ramas
Fuente: manual de control de la erosión Santiago de Chile, (1998)
Ejecución
Emparejar el talud
Construir terrazas de 0,5m de ancho en la superficie del talud
Clavar estacas en la horizontal cada 0,7 a 0,2 m de profundidad
Trenzar las ramas
Alambrar las fajinas de ramas en la parte posterior de las estacas
Colocar sacos de yute tras las fajinas
Rellenar con tierra detrás de los trenzados Materiales
Estacas
Alambre
Sacos de yute
Fajinas de ramas - Tratamientos lineales con sacos rellenos de tierras: esta técnica busca la
disminución de la erosión superficial en taludes, la disipación de la
escorrentía superficial, la reducción de la velocidad del flujo hídrico y la
acumulación de sedimentos. Esta obra resulta muy adecuada y de fácil de
ejecución para trabajar taludes de pendientes moderadas, medianas y
escarpadas. También para conducir el flujo hídrico desde la cabecera de
las cárcavas hacia los canales de evacuación. Se puede realizar en
dimensiones variables y tiene un costo relativamente bajo. Se necesita
92
sacos de malla sombra con cobertura del 60%, tierra y semillas de pastos.
Su vida útil promedio alcanza a 4 años, periodo suficiente para que los
pastos se desarrollen y se asienten en el talud. Para adelantarse al
proceso de endurecimiento del suelo debido a la compactación y a los
cambios de humedad y temperatura, los pastos se siembra
inmediatamente después de finalizada la faena.
Figura. 26. Sacos rellenos de tierra con desarrollo vegetal de tipo herbáceo
Fuente: manual de control de la erosión Santiago de Chile, (1998)
Los sacos tienen una medida de 40 x 60 cm. Los sacos rellenos alcanzan
una dimensión aproximada de 50 x 30 x 10 cm. Los sacos se disponen en
corridas sobre terrazas horizontales de 40 cm de ancho. Se puede
agregar una segunda recorrida de sacos en taludes escarpados o en
puntos de entrega del flujo hídrico hacia los canales de evacuación. En
estos casos, debe cuidarse que los sacos se traslapen adecuadamente
para no dejar junturas continuas susceptibles de erosionarse.
Ejecución
Emparejar el terreno
Rellenar canalículos
Construir terrazas de 0,4m de ancho en la superficie del talud
Colocar los sacos rellenos
Rellenar con tierra entre las líneas de sacos y el talud Materiales
93
Sacos de malla sombra
Materiales de excavación y medición
Figura. 27. Vista en perspectiva de un tratamiento lineal con sacos rellenos de tierra
Fuente: manual de control de la erosión Santiago de Chile, (1998)
- Tratamiento lineal con postes de madera: este tipo de tratamientos es
ideal para la disminución de la erosión superficial en taludes, la disipación
de la escorrentía superficial, la reducción de la velocidad del flujo hídrico y
la acumulación de sedimentos. Esta obra es apropiada en laderas con
pendientes moderadas y escarpadas. No resulta recomendable en taludes
de derrubios o de suelos de alta pedregosidad, no tiene restricción en
cuanto a sus dimensiones.
Se utilizan postes de pino impregnados para las estacas verticales y las
líneas horizontales tratando de que sean lo más rectos posibles. Se
realizan terrazas de 0,6 m de ancha a lo largo del talud. En estas últimas
se clavan las estacas a nivel y cada 0,7 m en la horizontal. Sobre las
terrazas, los postes horizontales se clavan y alambran en la parte
posterior de las estacas. Finalmente, se cubre con malla sombra o sacos
de yute.
Ejecución:
Emparejar el talud
Construir terrazas de 0,6m de ancho en la superficie del talud
94
Clavar estacas cada 0,7 a 0,3 m de profundidad
Colocar postes en forma horizontal en la parte posterior de las estacas
Cubrir con mallas sombras la cara posterior de los postes horizontales
Rellenar con tierra el área remanente de la terraza Materiales:
Postes
estacas
Alambres
Clavos
Grapas
Malla sombra
Materiales de excavación
Cinta métrica
Figura. 28. Vista general de tratamiento lineal con postes de madera
Fuente: manual de control de la erosión Santiago de Chile, (1998)
Para recomendar la técnica de control y mitigación de los volúmenes de
agua que corren por la superficie en cada parcela, se analizó la topografía
de las mismas y se obtuvo que las parcelas con menor porcentaje de
pendiente fue para las parcelas 1, 3 y 6 (1,10 y 12%), las de mediana
porcentaje de pendiente fueron las parcelas 2, 7 y 9 (19, 20 y 21) y las de
mayor pendiente fueron las parcelas 4, 5 y 8 (37, 24 y 26).
95
Según el análisis topográfico del terreno, las parcelas 4, 5, 8 y 9 fueron
las parcelas que presentaron necesidad de reducir pendiente, para esto
existen los métodos de terrazas forestales y las llamadas técnicas de
control del relieve , sin embargo considerando que estas parcelas
necesitan la adecuación del terreno para hacer siembras se recomendó
usar tratamientos lineales con fajinas de ramas y así lograr con la
formación de matriz de raíces que se desarrolla a partir de las fajinas,
efectos de contención y retención de las capas superficiales del suelo,
evitando la formación de cárcavas y barrancos y protegiendo el talud
frente a la erosión superficial, ya que se reduce la longitud efectiva de la
pendiente al quedar ésta dividida en tramos más cortos por las sucesivas
fajinas, es decir con esta técnica se buscó acortar la longitud de la
pendiente, de modo de reducir la velocidad del escurrimiento.
En las parcelas con menor porcentaje de pendiente se recomendó
encauzar el agua a través de técnicas de evacuación de aguas, para tal
caso se propuso la realización de canales de evacuación de aguas, esta
práctica resulta apropiada para áreas de escurrimiento superficial
moderado y medio. Se planteó esta técnica de mitigación de erosión, con
el fin de encauzar y direccionar el agua a vertederos que pueden ser
cauces si los hay cercanos, y en caso de no haber cauces se pueden
direccionar las aguas a viveros, o se pueden almacenar y reutilizar como
sistemas de riegos para plantas o siembras, o para riegos de
minimización de material particulado (PM), los cuales son muy frecuentes
en la mina en época de verano.
8.12 Definición de las medidas de manejo que favorezcan la
rehabilitación de los suelos.
96
El principal objetivo en la restauración de tierras afectadas por actividades
mineras es minimizar el impacto en el área circundante, de manera que la
zona afectada recupere su uso original y se reintegre en su entorno. Para
definir medidas de manejo para la rehabilitación de suelos se recomendó
tomar como precaución la revisión del funcionamiento de las técnicas de
control de escorrentías superficial en un determinado periodo de tiempo,
de lo contrario cualquier procedimiento de manejo y rehabilitación de
suelo, se traduciría en pérdidas de dinero y tiempo.
Se analizaron las técnicas de recuperación y rehabilitación de suelos de
acuerdo a las características edáficas del suelo y porcentajes de
recubrimiento vegetal del terreno, considerando los aspectos ambiental,
social y económico. Las prácticas a analizar fueron lo más ecológicas
posibles, se trató de combinar con obras civiles si era el caso. Se
recomendó la medida de restauración particularmente para cada parcela.
8.12.1 Propuesta de rehabilitación de suelos Parcela Nº 1
En esta parcela se evidencio un proceso de erosión en surcos
posiblemente como resultado de la sumatoria del material franco arenoso
en superficie y la poca cobertura vegetal, además los análisis de
laboratorio y la apariencia física del suelo mostraron que la materia
orgánica (C.O 0,19X1,72) en esta área se mostró en un rango bajo. Por
ende la formulación de la práctica de recuperación de suelo se
fundamentó en prácticas de tipo biomecánico, se procedió así:
Figura. 29. Evidencia de erosión en surcos en parcela Nº 1
97
Fuente: el autor
-Nivelación del terreno: con el propósito de poder brindar la adecuada
ubicación de las obras y demás trabajo de recuperación, se hace
indispensable el poder modificar los surcos, mediante la nivelación,
relleno y pulimento de los bordes de los sitios en los cuales se hayan
profundizado. La nivelación puede hacerse con la ayuda de un buldócer si
se facilita su entrada a los sitios o también puede hacerse a mano.
-Incorporación de materia orgánica: con el propósito de incidir en el
mejoramiento de la calidad de los suelos, se optó por hacer una
aplicación de materia orgánica, representada básicamente por boñiga, la
cantidad de Ha/Ton la considerara el ing. Agrónomo. La boñiga aplicada,
tuvo la gran ventaja, de que permitió incorporar una cantidad significativa
de semillas de plantas presentes en las evacuaciones del ganado, lo cual
facilita el incremento de la biomasa de los sitios a recuperar.
-Siembra de semillas: Como era indispensable el poder incrementar la
cobertura vegetal, se optó por la siembra de semillas de (Brachiaria
decumbens), (Brachiaria humidicola) y vetiver (Zacate Vetiver) en una
cantidad de dosis que fuese la recomendada por el agrónomo, la cual
fue esparcida al voleo en el periodo de las primeras lluvias15.
-Siembra de árboles: con miras a incrementar la cobertura vegetal, en el
área a recuperar, se formuló la siembra de árboles de las especies típicas
espectabilis). Se recomendó sembrar estas especies a distancias de 10
mt con el objeto de asegurar su prendimiento y desarrollo16.
8.12.2 Propuesta de rehabilitación de suelo parcela Nº 2
En esta parcela se evidencio un proceso de erosión en surcos
posiblemente como resultado de los bajos porcentajes de cobertura
vegetal o a la ausencia de esta, además los análisis de laboratorio y la
apariencia física del suelo mostraron que la materia orgánica (C.O
0,4X1,72) en esta área se mostró en un rango bajo. Por ende la
formulación de la práctica de recuperación de suelo se fundamentó en
prácticas de tipo biomecánico, se procedió así:
Figura. 30. Evidencia erosión en surcos parcela Nº 2
Fuente: el autor
-Nivelación del terreno: con el propósito de poder brindar la adecuada
ubicación de las obras y demás trabajo de recuperación, se hace
16
HOWELER. R. H. Manejo y conservación de suelos de ladera. Memorias primer seminario sobre manejo y conservación de suelos. Editor: Sociedad Colombiana de la Ciencia del Suelo, Cali. 1984, p. 122.
99
indispensable el poder modificar los surcos, mediante la nivelación,
relleno y pulimento de los bordes de los sitios en los cuales se hayan
profundizado. La nivelación puede hacerse con la ayuda de un buldócer si
se facilita su entrada a los sitios o también puede hacerse a mano.
-Incorporación de materia orgánica:
Con el propósito de incidir en el mejoramiento de la calidad de los suelos,
se optó por hacer una aplicación de materia orgánica, representada
básicamente por boñiga, la cantidad de Ha/Ton la considerara el ing.
Agrónomo. La boñiga permite incorporar una cantidad significativa de
semillas de plantas presentes en las evacuaciones del ganado, lo cual
facilita el incremento de la biomasa de los sitios a recuperar.
-Siembra de semillas: Como es indispensable el incremento de la
cobertura vegetal, se optó por la siembra de semillas de (Brachiaria
decumbens), (Brachiaria humidicola) y vetiver (Zacate Vetiver) en una
cantidad de dosis que fuese la recomendada por el agrónomo, la cual se
recomendo que fuese esparcida al voleo en el periodo de las primeras
lluvias17.
-Siembra de árboles: Con miras a incrementar la cobertura vegetal, en el
área a recuperar, se formuló la siembra de árboles de las especies típicas
de la zona. Dentro de las especies se recomendó plantar las siguientes