Tema 1 : Predicción de la erosión de suelos
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PREDICCION DE LA EROSION DE SUELOS
Predicción
de la erosión hídrica y eólica del suelo
C.A. Jones, R.H. Griggs, J.R. Williams y R. Srinivasan
Sistemas
de información geográfica conección con los modelos de
simulación y aplicación a las materias relacionadas con la
erosión
R.H. Griggs, C.A. Jones y R. Srinivasan
El proyecto
Glasod-Soter
J. C. Salazar Lea Plaza
Predicción de la erosión hídrica y eólica del suelo
RESUMEN
El clima, el suelo, la topografía, y las prácticas de conservación y manejo de cultivos, afectan la erosión del suelo. La habilidad para predecir estos efectos es una clave para el planeamiento de la conservación. Existen varios rnadelos simples y complicados para predecir la erosión a nivel de suelo, parcelas, campo y cuencas. Estos modelos varían en sus requerimientos de insumos y en su habilidad de predecir otros procesos agrícolas talas como hidrología, nutrientes, pérdidas por lixiviación u otros procesos y producción de cultivos. Este artículo describe brevemente varios de estos modelos y en otro documento se discute el uso de los Sistemas de Información Geográfica para facilitar su aplicación.
INTRODUCCION
Para resolver un gran número de problemas de cultivos, suelos y manejo de cuencas se requiere hacer estimaciones de la erosión (rendimiento de sedimento) en campos de cultivo o cuencas. Para responder a esta necesidad, se han desarrollado numerosos modelos para predecir la erosión. Algunos de estos modelos son simples ecuaciones que calculan el promedio anual de erosión en la desembocadura de una cuenca. Otros son modelos complejos que simulan la erosión diaria en lugar de la anual, y pueden aplicarse continuamente para calcular la erosión promedio en el largo plazo y las probabilidades de sus distribuciones. Las metodologías más elaboradas permiten subdivisiones de cuencas y encauzamiento de aguas, sedimento, y contaminantes tales como nitrógeno, fósforo y plaguicidas. Finalmente, el suelo puede ser removido por el viento tanto como por el agua, y se han desarrollado modelos para cuantificar los efectos del clima, suelo y manejo sobre la erosión eólica. Nuestro objetivo es describir varios de los métodos más importantes disponibles para estimar la erosión hídrica y eólica del suelo para predios desde menos de una hectárea hasta cuencas de varios cientos de kilómetros cuadrados.
EROSION LAMINAR Y EN SURCOS
Pueden usarse varios métodos empíricos para calcular la erosión total laminar y en surcos en un segmento de pendiente. Aquí se describen tres de ellos: la Ecuación Universal de Pérdida de Suelos (Universal Soil Loss Equation) (USLE, Wischmeier y Smith, 1978); el Método OnstadFoster (AOF), (Onstad y Foster, 1975), y la Ecuación Universal Revisada de Pérdida de Suelos (Revisad Universal Soil Loss Equation - RUSLE), (Renard et.al.,
C.A. Jones R.H. Griggs, J.R. Williams y R. Srinivasan
1991). Todos son modelos de parámetros "agrupados" que utilizan información promedio sobre suelos, cultivos, pendiente y manejo para un segmento de pendiente. El Método AOF también permite varios segmentos con diferentes características que se combinan en una pendiente compleja con el fin de calcular no sólo la erosión total sino también el rendimiento de sedimento.
Ecuación Universal de Pérdida de Sucios
USLE es un método que utiliza seis factores: erosividad de la lluvia (R), susceptibilidad de erosión del suelo (K), largo de la pendiente (L), magnitud de la pendiente (S), cubierta y manejo de cultivos y residuos (C), y prácticas de conservación (P), para estimar la pérdida de suelos promedio (A) por el paríodo de tiempo representado por R, generalmente un año.
A=R x K x L x S x C x P
| A | Es la pérdida de suelos calculada por unidad de superficie, expresada en las unidades seleccionadas para K y el período seleccionado para R, generalmente toneladas (t) hectárea (ha)-1 año-1. |
| R | El factor lluvia y escurrimiento, es el número de unidades de indice de erosión pluvial (EI), más un factor para escurrimiento por derretimiento de nieve o aplicación de agua. El EI para una tormenta es el producto de la energía total de la tormenta (E) y su máxima intensidad en 30 minutos (I). |
| K | El factor susceptibilidad de erosión del suelo, es la tasa de pérdida de suelos por unidad EI para un suelo específico, medido en una porción de terreno estándar (22.13 m de largo, 9% pendiente, en barbecho y labranza continua). |
| L | El factor de largo de la pendiente, es la proporción de pérdida de suelos en el largo de la pendiente especifica con respecto a un largo de pendiente estándar (22,13 m). |
| S | El factor de magnitud de la pendiente, es la proporción de pérdida de suelos de una superficie con una pendiente especifica con respecto a aquella en la pendiente estándar de 9%, con todos los otros factores idénticos. |
| C | El factor cubierta y manejo, es la proporción de pérdida de suelo en una superficie con cubierta y manejo especifico con respecto a una superficie idéntica en barbecho, con labranza continua. |
| P | El factor de prácticas de apoyo de conservación, es la proporción de pérdida de suelo con una práctica de apoyo como cultivo en contorno, barreras vivas, o cultivo en terrazas, con respecto a aquella labranza en el sentido de la pendiente. |
Wischmeier y Smith (1978) describen cada uno de estos factores y proporcionan métodos para evaluarlos. El USLE fue desarrollado para:
Las ventajas del USLE incluyen facilidad de uso, simplicidad, y una base de datos amplia sobre la cual fue desarrollado. Sin embargo, tiene varias limitaciones. Los métodos para estimar los seis factores no se encuentran disponibles en muchos lugares fuera de los
Estados Unidos de Norteamérica. Su aplicación en praderas es limitada. Está basado sobre el supuesto de pendiente de terreno, suelos, cultivo y manejo uniformes. Es un procedimiento estadístico (empírico o "agrupado") que no contempla los procesos físicos de separación, transporte y sedimentación en forma mecánica. Finalmente, no fue diseñado para estimar rendimientos de sedimentación en cuencas complejas.
Ecuación Universal Revisada de Pérdida de Sucios
La metodología RUSLE fue desarrollada para superar algunas de las limitaciones de USLE. Sus avances incluyen:
RUSLE aún está siendo desarrollado, y tal vez se introduzcan otras modificaciones. Al igual que el USLE, el RUSLE no fue diseñado para estimar rendimientos de sedimento en pendientes complejas donde puede ocurrir sedimentación, ni en grandes cuencas.
RENDIMIENTO DE SEDIMENTO DE UNA PENDIENTE COMPLEJA
Onstad-Foster.
La metodología AOF es un procedimiento matemático para estimar los potenciales de desprendimiento y transporte del suelo, incluyendo las proporciones relativas de erosión en surcos e ínter-surcos, para laderas compuestas por uno o más segmentos con distintas características. Utiliza una versión modificada de USLE para estimar el desprendimiento de suelo.
Y=W x K x L x S x C x P donde:
| Y | es el rendimiento de sedimento en t ha-1 |
| W | es un término de energía que es la suma de los componentes de energía pluvial y de escurrimiento. El componente de energía pluvial se deriva del índice de erosión pluvial (EI) de USLE, y el componente de energía de escurrimiento es una función de la tasa de escurrimiento de tempestad (qp, milímetros (mm) hora (hr)-1) y volumen (Q, mm). Los otros factores son iguales que en el USLE. |
W = 0,646 EI + 0,45 x (Q x qp)0.333
El método AOF también proporciona un medio para estimar la proporción de erosión en surcos con la erosióf ínter-surcos, basado en el largo y magnitud de pendiente del segmento, intensidad de la lluvia, volumen de escurrimiento, tasa máxima de escurrimiento, y la proporción de susceptibilidad de erosión en surcos en relación a ínter-surcos, que varía de 0,5 en suelos resistentes al ensurcamiento a 2 en suelos altamente susceptibles al ensurcamiento.
Un aspecto único del método AOF es que limita el transporte del suelo pendiente abajo al máximo del sedimento desprendido y la capacidad de transporte (fc), expresada en kilogramos (Kg) de sedimento por metro de ancho de pendiente en cualquier punto x a lo largo de la pendiente.
Tc = 0,0054 x W x K' x S x C x P x x1.5
donde K' es el promedio del factor USLE, de susceptibilidad de erosión del suelo, ponderada en base a la contribución de cada suelo de la pendiente a la carga de sedimento. El valor de K' refleja la capacidad de transporte del suelo que viene de los segmentos más altos de la pendiente. Si Tc excede la carga desprendida del segmento más cualquier otra contribución desde aguas arriba, no ocurre sedimentación. Sin embargo, si Tc es menor que el total de suelo desprendido disponible para transporte, la sedimentación neta se supone ocurrirá en el segmento, y el rendimiento de sedimento es igual a Tc.
El método AOF tiene la ventaja de utilizar un componente de energía compuesto tanto por energía pluvial como de escurrimiento, estimando tanto la erosión en surcos como en ínter-surcos, considerando tanto el desprendimiento de suelos y el transporte como factores que limitan el rendimiento de sedimento, y siendo apto para estimar el rendimiento de sedimento de pendientes complejas. Además, Onstad y Foster (1975) describieron un método mediante el cual el método podía ser utilizado para estimar rendimientos de sedimento de cuencas complejas.
RENDIMIENTO DE SEDIMENTO DE CUENCAS
El USLE, RUSLE y el Método AOF fueron diseñados para predecir la erosión del suelo en pendientes como guía para la planificación de la conservación a nivel de predios. Sin embargo, combinándolos con proporciones de desplazamiento, pueden usarse para estimar el rendimiento de sedimento de cuencas. Las proporciones de desplazamiento de sedimento están definidas como el rendimiento de sedimento en cualquier punto a lo largo de un canal dividido por la erosión total más arriba de ese punto. Así, el rendimiento de sedimento promedio a largo plazo en la desembocadura de una cuenca puede predecirse con precisión si la erosión total y la proporción de desplazamiento han sido correctamente estimadas. Proporciones de desplazamiento pueden ser estimadas para cuencas especificas midiendo el rendimiento de sedimento y estimando la erosión total con métodos tales como USLE. Se han desarrollado ecuaciones para predecir las proporciones de desplazamiento de sedimento para uso en cuencas que no han sido medidas; sin embargo, debido a la poca información disponible sobre rendimiento de sedimento, tales ecuaciones de predicción están disponibles sólo para algunas regiones de los Estados Unidos. Para superar esta dificultad en la estimación de proporciones de desplazamiento, se han desarrollado varios modelos de rendimiento anual de sedimento a escala de cuencas, incluyendo el método Anderson (1954) para cuencas boscosas, la ecuación de Flaxman (1972) para cuencas en praderas, y el método del Comité Interagencial del Pacífico Sudoccidental (1968) para una variedad de condiciones en el sudoeste de los Estados Unidos. Estas ecuaciones fueron desarrolladas relacionando las características de la cuenca y del clima con el rendimiento de sedimento de la cuenca.
Ecuación Universal Modificada de Pérdida de Suelo
Otro enfoque para estimar el rendimiento de sedimento de cuencas fue adoptado por Williams (1975) quien desarrolló la Ecuación Universal Modificada de Pérdida de Suelo (MUSLE). MUSLE es un modelo de parámetros "agrupados" que estima el rendimiento de sedimento de cuencas para un evento pluvioso único. Utiliza un factor de escurrimiento para reemplazar el factor de energía pluviosa del USLE.
Y = 11,8(Q x qp)0.56 x K x L x S x C x P
| Y | es el rendimiento de sedimento de la cuenca en t, |
| Q | es el volumen de escurrimiento por tormenta en metros cúbicos (m³) |
| qp | es la velocidad máxima de caudal en m³ segundo(s)-1, y los otros factores son iguales que en el USLE. Las unidades de Y se convierten en t ha-1 cuando Q es en mm y qp es en mm he-1. El factor de escurrimiento (Q x qp) proporciona una fuente de energía y, como la tasa de escurrimiento por unidad de superficie disminuye a medida que aumenta la superficie de drenaje, el modelo contiene una tasa de desplazamiento implícita. MUSLE es útil en cuencas con superficies de alrededor de 100 km². |
EROSION EOLICA
Se han desarrollado varios métodos para estimar los efectos del clima, suelo y manejo sobre la erosión eólica. Un modelo propuesto por Woodruff y Siddoway (1965) uso la siguiente relación general para estimar el promedio anual potencial de erosión de suelos (WE).
WE = f(I, WK, WC, WL, VE)
| I | es el factor de susceptibilidad de erosión del suelo |
| WK | es el factor de escarpado de los camellones del suelo |
| WC | es un factor climático |
| WL | es el promedio de distancia descubierta recorrida por el viento a través del campo; y |
| VE | es la cubierta vegetal equivalente |
El modelo puede usarse para estimar el promedio anual de cantidad de erosión de un campo, o se puede especificar una cantidad aceptable de erosión y resolver la ecuación para determinar 1a cantidad de residuos, características de los camellones, y ancho de campo necesario para reducir la erosión a ese nivel.
La Ecuación de Erosión Eólica (WEQ) es una versión del modelo de Woodruff y Siddoway (1965) que fue convertida de predicción anual a predicciones diarias para hacer interfase con el Calculador de Impacto Erosión-Productividad (EPIC) y para obtener sensibilidad estacional de las condiciones de la superficie del suelo, cubierta vegetal, susceptibilidad a la erosión, y clima (Skidmore y Williams, 1991). Recientemente, el modelo de Simulación Continua de Erosión Eólica (WECS) fue desarrollado por Williams y Potter (en imprenta). El nuevo modelo está diseñado para proporcionar estimaciones con fundamentos físicos del potencial de erosión eólica para un suelo descubierto y plano, integrando la ecuación de erosión como función de velocidad del viento. La dirección diaria del viento y distribución de velocidad se generan para dirigir la ecuación de erosión. El diámetro medio de partículas erosionables es un insumo importante para determinar umbrales de velocidades eólicas. El contenido hídrico de la superficie del suelo se utiliza para modificar el umbral de velocidad del viento diariamente. Cuatro factores se usan para estimar la erosión efectiva: susceptibilidad del suelo a la erosión, rugosidad del terreno, cubierta vegetal, y distancia desprotegida de recorrido del viento a través del campo. El algoritmo de rugosidad del terreno toma en cuenta la dirección de los camellones, del suelo con respecto al viento. Un generador de vientos mejorado fue desarrollado para simular la distribución de la velocidad del viento durante el día. Las primeras pruebas del modelo indican que las estimaciones de erosión son más variables, tanto durante el año como entre años, que con el modelo más antiguo.
ECUACIONES DE EROSION EN MODELOS DE SIMULACION
Las ecuaciones descritas arriba constituyen herramientas útiles para evaluar los efectos del clima, suelo, topografía, cultivos y prácticas de conservación en la erosión de una pendiente o en una cuenca. Sin embargo, no todas fueron diseñadas para simular erosión o rendimiento de sedimento a base diaria o entre tormentas. Tampoco son lo suficientemente sensibles a muchas prácticas de manejo de suelos y cultivos controladas por agricultores y que están consideradas en los modelos de simulación agrícola. Por lo tanto, han sido incorporados en modelos matemáticos a nivel de campo y de cuencas, capaces de simular una variedad de procesos biofísicos y sus interacciones con el manejo. Esta sección ilustrará cómo las ecuaciones de erosión se usan como componentes de modelos de simulación complejos tales como el Calculador de Impacto Erosión-Productividad (EPIC) y el Simulador para Recursos Hídricos en Cuencas Rurales (SWRRB).
Calculador de Impacto Erosión-Productividad
El modelo EPIC es un modelo a escala de campo, de tiempo continuo, diseñado para simular la respuesta de sistemas complejos de cultivo al clima, a los suelos y al manejo y conservación de suelos (Williams, et.al., 1984; Williams y Renard, 1985). Utiliza una escala de horario diaria para simular clima, hidrología, erosión hídrica y eólica del suelo, labranza, ciclos y pérdidas de nitrógeno y fósforo, ciclos y pérdidas de plaguicidas, temperatura del suelo, manejo de cultivos, crecimiento y rendimiento de cultivos, y economía.
EPIC tiene varias ventajas con respecto al uso de modelos de parámetros "agrupados" tales como USLE, AOF y MUSLE. La capacidad del modelo para simular las alternativas de manejo de cultivos y suelos detalladamente, permite al usuario evaluar los efectos de rotaciones de cultivos, mecanización de la labranza, manejo de residuos, prácticas de control de escurrimiento, estrategias de riego y otros factores. Además, su capacidad para simular rendimiendos de cultivos, ciclos de fertilización y nutrientes, y dinámica de los plaguicidas permite al usuario evaluar las relaciones entre economía, conservación de suelos, y contaminación de aguas superficiales y subterráneas por nutrientes y plaguicidas. Algunos mejoramientos futuros incluirán una versión que simula procesos hidrológicos, erosión y otros sobre pendientes complejas con variaciones en las características del suelo y en el manejo de suelos y cultivos.
Simulador de Recursos Hidráulicos en Cuencas Rurales (Simulator for Water Resources in Rural Basins).
SWRRB fue desarrollado para simular hidrología, rendimiento de sedimentos y procesos relacionados en cuencas rurales (Williams, et. al., 1985; Arnold y Williams, 1987). Los tres componentes más importantes del modelo son clima, hidrología y sedimentación. Los cómputos se efectúan diariamente hasta para diez sub-cuencas, cada una de las cuales tiene diferentes características climáticas, de suelos, uso de la tierra, manejo de cultivos e hidráulicas. Los procesos principales contemplados son escurrimiento superficial, afluente subterráneo, almacenamiento en estanques y embalses, pérdidas por transmisión, crecimiento de cultivos y movimiento de erosión y sedimentación de suelos en cursos de agua, estanques y embalses. Puede simularse la precipitación y temperatura un generador climático interno o pueden ser leídos en registros históricos externos.
Todos los componentes principales del modelo son ejecutados en forma independiente y simultánea para cada una de las sub-cuencas. El volumen de escurrimiento superficial se predice con el método de curva numérica del Servicio de Conservación de Suelos (Soil Conservation Service, 1972) como una función de contenido diario de humedad del suelo. El afluente subterráneo se calcula con el contenido de humedad del suelo y la velocidad del afluente subterráneo. El componente infiltración utiliza un modelo de dirección de almacenamiento. La evapotranspiración se estima con la evaporación potencial, el contenido de humedad del suelo, y el índice de superficie foliar. Las pérdidas por transmisión en el canal se calculan como una función de las dimensiones del canal, duración del caudal, y conductividad hidráulica efectiva del lecho del canal. El almacenaje en estanques está basado en una ecuación de balance de aguas que toma en cuenta entrada, salida, evaporación y filtración. El componente balance en embalses es similar al componente estanques, excepto que contempla la entrada desde aliviaderos principales y de emergencia.
El modelo de crecimiento de cultivos computa la biomasa de la superficie cada día durante la estación de crecimiento como función de la radiación solar y del indice de superficie foliar. El estrés a causa de agua y temperatura puede limitar la acumulación de biomasa.
El rendimiento de sedimento es computado con el MUSLE. El modelo del cauce del sedimento por canal y llanura aluvial está compuesto por componentes de deposición y degradación, que operan simultáneamente. La degradación está basada en un concepto de energía del curso de agua, y la deposición está basada en la velocidad de caída de las partículas de sedimento. El sedimento también es encauzado a través de estanques y embalses.
El SWRRBWQ, una versión del modelo diseñado para simular la aplicación y transformaciones de nutrientes y plaguicidas, ha sido lanzado recientemente. Con el fin de acomodar las simulaciones de calidad de agua, el modelo de cultivos fue modificado para permitir una rotación de tres cultivos con hasta cinco aplicaciones de plaguicidas por cultivo, por cada subcuenca. El componente plaguicida es una modificación del modelo de plaguicidas CREAMS (Chemicals, Runoff and Erosion from Agricultural Management Systems) (Sustancias químicas, escurrimiento y erosión por sistemas de Manejo Agrícola) (Knisel, 1980). Se hace una simulación de la interceptación del plaguicida por el cultivo y su arrastre con la lluvia. La descomposición del plaguicida en el follaje y en el suelo se basan en cálculos de vida media del plaguicida. Un coeficiente de adsorción (normalizado a carbono orgánico) se usa para separar el plaguicida soluble y adsorbido. El modelo computa la lixiviación bajo la zona de la raíz, el plaguicida soluble que se pierde con el escurrimiento de agua, y el plaguicida adherido a sedimento erosionado.
El componente nutrientes simula fertilización por nitrógeno y fósforo, pérdida de nitrato por escurrimiento e infiltración profunda, nitrógeno orgánico transportado por sedimento (usando el enfoque de proporción de enriquecimiento), captación de nitrógeno y fósforo por el cultivo, pérdida de fósforo soluble por escurrimiento, y fósforo transportado por sedimento. Se calcula la cantidad de plaguicida, nitrógeno y fósforo transportada por escurrimiento superficial y sedimento en cada sub-cuenca, y se encauzan hacia la desembocadura de la cuenca.
Los modelos SWRRBWQ proporcionan a los usuarios un método conveniente para simular los efectos interactivos del suelo, clima, topografía, uso de la tierra, tamaño del campo, cultivo, manejo de cultivos y residuos, y características de cursos de agua, estanques y embalses sobre el rendimiento de sedimento y su encauzamiento a escala de la cuenca. Los mejoramientos futuros incluirán su integración con un Sistema de Información Geográfica (SIG) basado en un mapa cuadriculado y capacidad mejorada de encauzamiento de cursos de agua.
Contaminación Agrícola por Fuente Indeterminada
El modelo para abordar problemas de contaminación agrícola por fuente indeterminada [Agricultural Non-Point-Source Pollution Model (AGNPS)] fue desarrollado en el estado de Minnesota (Young, et.al., 1987 y 1989) para servir como herramienta de manejo de tierra para estimación de rendimientos de sedimento y nutrientes en escurrimiento de aguas superficiales de las tierras agrícolas y para comparar los impactos potenciales de diversas estrategias de manejo de tierras sobre la calidad de las aguas superficiales de escurrimiento de aguas superficiales. Es un modelo basado en eventos (tormenta única) con componentes básicos de hidrología, erosión, sedimento de cárcavas, nutrientes, requerimiento de oxigeno químico (COD) de pasturas, embalses de agua, y nutrientes asociados con sedimentos. El modelo utiliza insumos de parámetros distribuidos y opera en base a celdas (áreas cuadradas uniformes que subdividen la cuenca).
El modelo AGNPS proporciona estimaciones del volumen total de escurrimiento, tasa máxima de escurrimiento, rendimiendo de sedimento, total de nitrógeno (N), total de fósforo (P) y cargas de COD. Las cargas de N, P y COD se dividen en nutrientes adheridos al sedimento y a aquellos en solución. La superficie deberá subdividirse en áreas cuadradas individuales llamadas celdas o cuadriculas. Las estimaciones de nutrientes, sedimento y escurrimiento proporcionadas por el modelo pueden ser examinadas para toda la cuenca o para áreas seleccionadas dentro de ella. Es posible analizar áreas seleccionadas hasta en una sola celda. El escurrimiento, sedimento y nutrientes son encauzados desde las aguas madres de la cuenca hasta su desembocadura a través de las celdas en forma escalonada.
Los mejoramientos futuros que se están desarrollando incluyen:
- la capacidad para simulación continua;
- un componente de captación urbana;
- un componente de aguas freáticas;
- componentes de plaguicidas; y
- un componente de calidad de agua lacustre que evaluará el impacto de cargas de nutrientes sobre los cuerpos de agua receptores.
EL PROYECTO DE PREDICCION DE EROSION HIDRICA
El objetivo del Proyecto de Predicción de Erosión Hídrica (Water Erosion Prediction Project WEPP) del Departamento de Agricultura de los Estados Unidos es desarrollar una nueva generación de tecnología de erosión/sedimentación para reemplazar el USLE, que contiene tecnología de al menos 30 años y que ha sido criticado por ser de difícil aplicación en las nuevas técnicas de cultivo y manejo (Laflen et al., 1991).
El modelo WEPP es un modelo de simulación con períodos diarios. Tal como las versiones de USLE, el método AOF y MUSLE desarrollados como modelos de simulación continuo, el WEPP actualiza las características de plantas y suelos que son importantes para el proceso de erosión, en base diaria. Cuando se predice que acurrirá escurrimiento, el modelo computa desprendimiento de suelo, transporte y deposición en puntos espaciados frecuentemente a lo largo del perfil de pendiente y, dependiendo de la versión que se use, en canales y pequeños embalses.
Se anticipan tres versiones de modelos WEPP: una versión de perfil de pendiente, una versión de cuenca, y una versión de cárcavas. La versión de perfil está diseñada para ser un reemplazo directo para el USLE, con la capacidad añadida de estimar la deposición de sedimento en una pendiente. Fue lanzada para ensayos en 1989 y su lanzamiento final está previsto para 1992. La versión de cuencas está diseñada para simular una cuenca del "tamaño de un campo" . Incluye la versión de perfil para estimar el transporte de sedimento hacia canales, y computará el transporte, deposición y desprendimiento en pequeños canales. También estimará la deposición de sedimentos en pequeñas lagunas. La versión de cárcavas será aplicable en áreas con limites que no coinciden con los límites de la cuenca. La versión de perfil podría ser aplicada en áreas pequeñas, llamadas elementos, y el sedimento podría ser transferido de un elemento a otro. Las versiones de cuenca y cárcavas no están disponibles para ensayos.
Todas las versiones de WEPP están diseñadas para ser aplicadas en áreas de un tamaño entre unos cientos hasta 1000 hectáreas. Los procesos de erosión simulados por WEPP están limitados a la erosión laminar y en surcos, y a la erosión que ocurre en canales donde el desprendimiento se debe a deslizamiento hidráulico.
El modelo puede subdividirse en seis componentes conceptuales: generación de información climática, hidrología, crecimiento vegetal, suelos, riego, y erosión-sedimentación.
El modelo incluye un generador de información climática (CLIGEN) para proporcionar la cantidad diaria de precipitación, duración, intensidad máxima, tiempo transcurrido hasta la intensidad máxima, intensidad máxima y mínima, temperaturas máxima y mínima, y radiación solar. La precipitación puede ser en forma de lluvia o nieve. También se calcula la redistribución de la nieve por acción del viento y derretimiento.
El componente hidrología calcula la infiltración, el balance hídrico, incluyendo escurrimiento, evapotranspiración e infiltración profunda. El modelo de infiltración está basado en la ecuación Green-Ampt. El componente de escurrimiento superficial en las ecuaciones de ondas cinéticas. El modelo de balance hídrico diario es una modificación de aquél usado en SWRRB.
El componente de crecimiento vegetal calcula la superficie foliar, crecimiento, senescencia, y descomposición de material vegetal. El crecimiento vegetal está controlado por grado de crecimiento diario, humedad del suelo, y parámetros específicos para cultivos.
El componente de suelos ajusta las propiedades del suelo sobre la base de operaciones de labranza, heladas y deshielos, compactación, alteración debido a los agentes atmosféricos, e historia de precipitaciones. Los factores que varian diariamente incluyen densidad aparente del suelo, conductividad saturada, rugosidad del terreno y susceptibilidad a la erosión.
El riego es simulado como un evento de precipitación de intensidad uniforme. Varias opciones de riego están disponibles, incluyendo los sistemas de unidad de riego fija y el sistema portátil de desplazamiento manual.
El componente de erosión utiliza la ecuación de continuidad de sedimentación como base para computaciones de erosión. El desprendimiento de suelo en superficies ínter-surcos se calcula con la intensidad de las lluvias. El desprendimiento de suelo en los surcos ocurre si el astrés por desplazamiento hidráulico es mayor que el desplazamiento crítico y el flujo es menor que la capacidad de transporte. La deposición ocurre cuando la carga de sedimento es mayor que la capacidad del flujo para transportarla. El componente de erosión divide el flujo en surcos y calcula un estrés de desplazamiento basado en hidráulica de surcos. Se hacen ajustes al desprendimiento de suelos para incorporar los efectos de la cubierta foliar, la cubierta del suelo, y residuos enterrados, cada uno de los cuales es calculado por el modelo en las porciones correspondientes a crecimiento vegetal, descomposición de residuos, y labranza. Las características del tamaño del sedimento se calculan para el sedimento erosionado que deja el perfil. Los tamaños de sedimentos son una función del material de suelos original y la deposición preferencial de sedimentos de cierto tamaño a lo largo del perfil.
La aptitud de 1a versión de perfil para simular tanto la erosión como la deposición hacia abajo de la pendiente y su capacidad para simular la distribución del sedimento por tamaño constituyen características importantes del modelo. Las posibles limitaciones incluyen el esfuerzo necesario para desarrollar bases de dato locales y para entrenar al personal en el uso del modelo.
CONCLUSION
La cantidad de rendimiento de erosión/sedimento puede predecirse utilizando diversos enfoques:
- Empírico o "agrupado": vs. orientado hacia procesos,
- diario vs. mensual vs. horarios diarios, y
- perfiles de suelo homogéneos vs. cuenca compleja.
Algunos enfoques tienen más aplicación que otros, dependiendo de la cantidad de información disponible, el nivel de detalle deseado y la importancia de la sensibilización a los cambios en las prácticas de manejo de suelos.
El uso de computadores con versiones automatizadas de herramientas de predicción de la erosión amplían las posibilidades de aplicar estas herramientas a problemas mayores y más complejos, tanto temporalmente como especialmente.
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