20 El c ont enido de hume dad d e l suelo bajo PinuB pátula no presentó diferencia s ignificat iva con el bosque natural o con el pasto. profundidad La para todas tendencia general el agua PinuB humedad profundidad. y coberturas aumentó pasto, bosque en los con la evaluadas. no significativa fué un disponible del pátula las del suelo natural, primeros La incremento en plantación de 20 cm. de 21 2_ DESCRIPC:-ION DEL .A.RKA. DE ES*.L*UDIO 2.1 DESCRIPCION DEL AREA DE ESTUDIO 2.1.1 La Localizaci6n cuenca de cordillera Piedras Blancas central, al está localizada extremo aburrá y al occidente del valle de oriental del sobre la valle de Rionegro, Antioquia. Está a 20 km. de distancia de Medellín, comunicándose por la carretera antigua al municipio de Guarne, kilómetro 14. En la cuenca de Piedras microcuencas llamadas la Blancas se seleccionaron las dos aledafias a Cubero y la quebrada la Beta, cuyas Piedras Blancas, coordenadas planas son: 1'186 . 000 y 1'187.500 de Latitud Norte 842.500 y 844.500 de Longitud oeste En la Figura 1 aparece un mapa con zona de estudio de las cubre una área de 51 has. dos la delimitación de l a microcuencas: la Beta que has. y la Cubero con una área de 58 UNIVERSI DAD N CtD BlBU TECA ~ N -1 1'. \ 22 2.1.2 Ecología y vegetación natural Las microcuencas la Cubero y la Beta se clasifican en la formación bioclimática "Bosque muy húmedo Montano Bajo" ; ésta tiene como entre 12°C y entre 2000 límites 18°C y 4000 climáticos una Y una mm., biotemperatura precipitación anual pertenece promedio a la provincia de está conformada por humedad "per-húmeda". La ve getación manchones natural existente de cobertura con rastrojo cuyas especies más representativas son las siguientes: Nombre cientifico Nombre vulsar Vismi8. gui8.nensis carate blanco Hyric8. pubescensis olivo de cera Hesperomeles heterophlla mortifio Tlbouchlna lepidota siete cueros Myrcia pop8.YBnensis arrayán Hedyosmum bomplandiano silvo silvo Cavendlshla pubescens uvito de monte Hlconla lehmannii niguito Befaria glauca carbonero Drymls granadensis canelo de páramo R8panea ferruginla espadero EupBtorium popayal1ensis chilco negro CBvendishiB guatapoensi s uvito de castilla 23 Pteridiwn aquilinum helecho marrano Clusia duea chagualo Ptmopsis yolombo yolombo Quereus humboldtii roble Eugenia limbata guayabo de monte Viburnum anabaptista sauco de monte Chusquea scadens chusque GeissBnthus kalbrelleri huesito Winmania balbisiana encenillo Meriana nobilis amarrabo l lo Roupala glabriflora palo berraco Clusia sp. chagualo menudo Persea ehrysophylla aguacatillo Tibouehina eiliaris lengua de vaca Pssmmigia mBerophyllB uvo • 2.1.3 El Suelos estudio de realizado por el suelos por Departamento IGAC en 1979, microcuencas dentro formada del de de Antioquia mapea los suelos la asociaci6n suelos desarrollados a Tequendama partir de de l as (Te), cenizas volcánicas sobre rocas metam6rficas, esquistos y neis. 24 • Los suelos de la z ona de muestre o p r esentan las características físico-químicas y morfológi c a s propias de I los Andepts. Tchinkel las características cotenidos de ,1972, y Moreno ,1987, resumieron as1: materia debido a la existencia p los orgánica Andepts presentan baja y de compuestos altos mineralización arcillo-húmicos, o alófana; los valores de pH se encuentran entre 5.0 debido al fuerte efecto oontenido de los y 6.0 amortiguador de la alófana; bajo de fósforo disponible, limitando el desarrollo microorganismos; altos valores de contenido de aluminio intercambiable y bajo crc; alto contenido de bases intercambiables. Estos para el suelos presentan excelentes desarrollo de las plantas; propiedades f1 sic as tienen baja densidad aparente, menor de 0.85 gr/cc, y son altamente porosos. 2.1.4 UBO actual de la tierra. En el mapa de la Figura 1 se presentan los usos actuales de la tierra de cada una de las microcuencas. En la Figura 2 se puede observar los porcentajes d e las coberturas de ciprés, pinos, rastrojo, pastos de cada una de las microcuencas. y cultivos 25 Las coberturas de ciprés de acuerdo consultar a Tabla pino son plantaciones maduras de las edades en la silvicultural y plantación que 2; éstas dirigido, por no tanto Be pueden han tenido manejo densidad su plantación no se conoce y su cobertura de copas de sobre el suelo es total. La cobertura de silviculturalmente rastrojo y se tampoco ha sido considera rastrojo manejada con porte arbustivo, el cual brinda cobertura total al suelo. Durante el periodo de la investigación no hubo cambios en las coberturas. • " ~[ft_ uSO DI lA ni IIA t " CINU "NO PAftA • 0.- OTICJ$ "NOS lo. IASftOJO M1'C I • loUO 1. 1 lU(AtIP1tl ,.. 'AS1Of--'¡UAOO C. CUllM:1 , . 'ASTO ,.1 lb ...,.'KUO ~S ~n , Q (i) ~ .'TAC.atl~a. UTACJO_ M.c.a&.OrIIU PlUVIOM E11tOS "- I : Le t._ vic P\.I : ....~ p\,5 : LMLlI'o, " - . : . . . . .MIiO P\. , : (J V'•• f (l •• rA' JIOLMOII• • ""Nr_ : -­ --­ O'li ................., ~AU.N'A AI " eo"" Al : z...01 .... Al : 1021 .... Al" : 11 . 09 Met• •• :" 0 "en AIIII:A TOTAL: SI.O .... '''.Il00-. I y...-r / ~ \ / ./ / \ '\ I { f/ ~, r c..- ~ /u~ \ , -.dL::::- >­ e J., \ L~ ... : u ..... A' : n .44 .... .... .... ; 1• . 51 .... : ,.,. "'1 UD 'IVJI.L:" M• . I ., . .~ .[ST~D .~. T'MIaa~ . • 1tI1"D"1II OMMA IlAT\AIM,. 3 1% 14% Pastos 8 9% Pinos 5 MI CROC ENCA L A OU BE RO Ras t rojo 3 3 5 7% Ciprés 16 4% Pastos 2 MI CROC ENCA LA BE TA ~~~ ~~~5% Ras tr ojo 18 (hectáreas y porcentajes) Figura 2. USO ACTUAL DE LA TIERRA DE LAS MICROCUENCAS LA BETA Y LA CUBERO en N 27 2.2 LA HUHEDAD DEL SUELO Y LA LAHINA DRENABLE Se procedió a evaluar en forma comparativa el régimen de humedad del suelo en las coberturas de rastrojo en la microcuenca la Beta profundidad de 60 cms., y ciprés , pino y la Cubero, hasta u na considerada como la zona de máxima intensidad radicular, tomando como otra varia b le el tiempo de muestreo . • 2.2. 1 Profundi dad de muestreo Para esta inve s tigación y siguiendo los patrones de horizontes descritos por Del Valle y Cadavid ,1970, en la misma área de estudio se seleccionaron tres profundidad de muestreo, confrontadas criterio de distribución del sistema Estos niveles de profundidad fueron: niveles de en el campo con el de raices finas. 0-20 cm; 21-40 cm y 41-60 cm. 2.2.2 s elecci6n de sitios de muestreo para el método estadístico. Los criterios para seleccionar fueron los siguientes: 106 sitios de mueetreo 28 - Pendiente Para la uniforme para los suel os microcuenca la Be t a de cada cobertura. el rango de pendi ente para las 3 coberturas oscila entre 21 y 27 % Y un prome dio de 24 %. Para la microcuenca la Cubero el las tres coberturas oscila rango de pendiente para entre 17 % y 28 con un promedio de 24 %. En los sitios de muestreo las plantaciones existentes son desarrolladas escogieron suelo. y maduras. con el En la Los sitios criterio de fotografía 1 con rastrojo una cobertura del Anexo se total del 1 se observa un aspecto paisajístico de las plantaciones de ciprés. Los sitios de muestreo, 15 en cada microcuenca, fueron seleccionados con una distribución al azar, en parte alta y baja de la cuenca y en partes cercanas al drenaje natural de la cuenca. Un sitio típico seleccionado se puede observar en la fotografía 2 del Anexo 1. En la 2 Tabla concerniente a se los presenta sitios toda de la informació n muestreo y sus características más importantes: tipo de cobertura, edad, pendiente, densidad aparente y textura de los suelos. 29 El diseño estadístico se adecuó divididas en a un "diseño de parcelas el tiempo" en el cual los fac tores s on l o s siguientes: - Factor A, corresponde a tres coberturas vegetales - Factor B, corresponde a tres niveles de profundidad de muestreo. -Factor e, o sub-unidades por representadas cuatro períodos de lluvias durante el año. El número cobertura de repeticiones y fué de 5 sitios por cada por microcuenca. Quincenalmente en cada sitio para y cada nivel de profundidad se tomó una muestra con barreno "holandés" la cual se para el llevó inmediatamente laboratorio. y herméticamente sellada Alli se determinó por el método sravimétrico de la estufa la humedad del suelo ( % ). Adicionalmente se determinó para muestras sin disturbar volumen conocido, aparente de tomadas en cada nivel Esta se utilizó para humedad volumétrica. cada sitio, la de profundidad( y densidad ver Tabla 2 ). convertir la humedad sravimétrica a 30 Tabla 2. Sitios de muestreo de la caracteristicas generales (Pen densidad aparente en g/cm 3 profundidad: Sitio Cobertura Edad vegetal ; = pendiente; Pen 21-40, B de 41-60 cm. ). Textura D. A. A y = D.A. = niveles A, B Y C 0-20, (años) (%) humedad del suelo C A E FA AF FA AF FA FA FA AF FA A FA AF FA AF AF AF AF AF A AF AF AF AF A FA ' FA AF AF AF FA C MICROCUENCA LA BETA: 1 2 5 8 9 3 4 6 7 15 10 11 12 14 16 ciprés ciprés ciprés ciprés ciprés P.pátula O.pinos P.pátula P.pátula P.pátula rastrojo rastrojo rastrojo rastrojo rastrojo 48 48 48 37 37 21 21 21 21 22 22 20 21 23 22 23 20 22 22 22 22 24 20 24 0.59 0.58 0.64 0.59 0.64 0.47 0.47 0.38 0.38 0.36 0.47 0.47 0.51 0.47 0.51 0.52 0.59 0.60 0.52 0.60 0.47 0.47 0.40 0.40 0.39 0.51 0.51 0.71 0.51 0.71 0.58 0.52 0.54 0 . 58 0.54 0.42 0.42 0.45 0.45 0.42 0.53 0.53 0.77 0.53 0.77 FA AF FA AF FAr AF FA AF FA AF AF AF FA AF FA 0.51 0.71 0.71 0.71 0.51 0.31 0.31 0.48 0.48 0.48 0.30 0.30 0.30 0.41 0.41 0.59 0.89 0.89 0.89 0.59 0.43 0.43 0.45 0.45 0.45 0.43 0.43 0.43 0.51 0.51 0.60 0.87 0.87 0.87 0.60 0.45 0.45 0.49 0.49 0.49 0.42 0.42 0.42 0.50 0.50 AF FA AF FAr Ar FAAr FAr AF FA FAr FA AF FA AF FA FA AF AF FAr FA FA AF A FA AF FA AF FA AF AF FA FA A AF AF A FA A AF FAr AF FA AF FA FA MICROCUENCA LA CUBERO: 19 23 24 25 31 17 18 22 27 28 20 21 26 29 30 ciprés ciprés ciprés ciprés ciprés P.pátula P.pátula P.pátula P.pátula P.pátula rastrojo rastrojo rastrojo rastrojo rastrojo 48 48 48 48 48 24 24 24 24 24 24 26 28 28 20 18 23 26 26 22 28 28 30 27 22 UNIVr-R~1 ) ¡ 8J LI0TECA A I() N ~ EN RAL 31 Además, utilizando los niveles de profundidad de muestre o (A,B,C ) se determinó la lámina de agua en milímetros que contiene cada muestra. 2.2.3 Se Determinación de la lámina drenable denomina lámina drenable la \ porción de agua que el suelo, una vez Ilesa a su capacidad de saturación , suelta para ~ percolación y que posteriormente v a a ser parte del flujo base. El conocimiento utilizando humedad la de de esta curva característica cada suelo, para potencial de saturación y de humedad volumétrica porción de agua de la cual es posible retención se de determina el así relacionarlo con los datos que se determinan cada quince días. El anterior procedimiento comportamiento perfil del permitió de los valores suelo hasta la acumulados a zona de máxima evalUar el través del intensida d radicular de la lámina drenable. -' Para ello fué necesario determinar t e xturas por el mé t odo propuesto por Forsythe ,1980, para lo s sitios d e muestre o .J 32 con el fin de 2). agruparlos por c lase textural Luego se procedió a cada sitio que en el (Ve r Ta bla tomar muestras disturbada s de tuviera textura uniforme para laboratorio los potenciales método de la olla a presión. características de como complemento a la matriciales Se construyeron suelo cada matriciales de 0.1, 0.5,1.5 y 3.0 bares. por el las curvas para potencia l es Adicionalmente determinación de la saturación de cada suelo determi nar c apac idad de se determinó en el l aboratorio la Humedad Equivalente en porcentaje. Ver Anexo 5. Fué posible comparar gravimétrica, todos 2340, con saturación a través del poder establecer la los el valores de porcentaje de humedad máxima año en forma descriptiva, y tendencia en la alimentación así del flujo base por las coberturas de ciprés, pino y rastrojo. "2.3 BALANCE HIDRICO DE CADA HICROCUENCA 2.3.1 Hodelo del balance hidr1co Para las microcuencas balance hidrico la Cubero y la Beta ee quincenal durante e l lapso evaluó el de tiempo de un año, considerando tres coberturas vegetales en cada 33 micro cuenca simultaneamente: cobertura de ciprés, cobertura de pinos y cobertura de rastrojo. Para este caeo el balance hídrico en una cuenca y para un período dado está dado por ecuación la básica y simplificada que a continuación se explica: P = Q + ET + ~S + D ( 1) donde: = precipitación Q = caudal o escorrentía P = evapotranspiración ET ~s y drenaje o tD directa actual son loe cambios en la humedad del suelo y percolación profunda para almacenamiento de agua en el suelo respectivamente. La expresión (1) se puede utilizar para determinar la ET en función de los otros términos: /\ ET = P - Q s D + E (2 ) donde: /\ ET E = es = es un valor esperado el error aleatorio en su determinación 34 Partiendo de el 1. 2.1 los conceptos modelo de desarro llados en la ecuaci ón el numeral se 2) pue de simplificar así: ET = Q P 65 ± (3) _ ,I donde: = evapotranspiración ET P actual; = precipitación Q = caudal directo 65 = variación del almacenamiento de humedad del suelo Este modelo es aplicable a cuencas impermeables en las cuales se asume que las pérdidas por percolación profunda son mínimas. Para la presente investigación asumpciones en virtud cuencas asentadas en de que aceptaron el estudio materiales metamórficas ( anfibolitas ), se e stas ) se realizó subyacentes en de roc as que forman el sustrato más, profundo ( Del Valle y Cadavid, 1970 ). Teniendo en cuenta balance hídrico la variación de las consideraciones se determinó anteriores el mensualmente, incluyénd o s e la humedad del suelo, para la cual se -f . dispuso de observaciones quincenales durante un año y para 60 cms de profundidad del suelo. Los procesos que intervienen en ilustran en el diagrama siguiente: el balance hídrico s e 'J ) 35 EVAPOTRANSPIRACION Precipitación Superficie suelo 1 111 Escorrent ia - superficial Caudal t o ta l .... r I Ir­ 11\ Infiltración Interflujo \2 I t> - / ~ ~ ..... Almacenamiento I Ir- de h umedad del suelo - - - ~ - -- Percolación Flujo Base ) Almacenamiento de agua Pérdidas p o r pe rcol a ci6n pr o f unda " / 36 2.3.2 La Precipitación precipitación Para microcuenca. midió se cada en diariamente ello se instalaron seis pluviómetros de superficie que abarcan el área de las dos cuencas, los cuales fueron colocados en la zona alta, media y baj a d e las microcuencas en sitios seleccionados previamente. En el mape de la Figura 1 se puede observar la ubicación de cada pluviómetro. Es importante resaltar Departamento Medellín de que para esta Hidrometría diseñó y standar, como el de Empresas construyó un que se observa investigación el model o Públicas de de pluviómetro en la fotografía 3 del Anexo 1. La instalación campo abierto de los pluviómetros como se muestra se hizo en en la sitios a fotografía 4 del Anexo 1. Adicionalmente se registro contó con un pluviógrafo de diario. Ver fotogra f i a pluviógrafo está instalado en la 5 del Anexo 1 banda de . Dic ho estación meteoroló g i ca del vivero que se observa en la fotografía 6 del Anexo lo Los pluviogramas diarios las intensidades en mm/hr. se utilizaron para determinar 37 Los datos diarios de pricipitación de c ada pluvióme tro se ponderaron con el área de la cuenca siguiendo la observar la metodología de los polígonos de Thiessen. En el mapa de conformación de influencia en la Figura 1 6e puede los polígonos de Thiessen y sus áreas de cada microcuenca, por medio de líneas punteadas. 2.3.3 CBudal total. Para la medición del salida del quebrada caudal total flujo natural la Cubero banda con registro de se instalaron en cada y quebrada diario de los microcuenca, o la Beta, la sea limnígrafos de niveles del agua. La ubicación de cada limnígrafo se puede observar en el mapa de la Figura 1. Los limnogramas se utilizaron para calcular los caudales diarios totales y para observación de hidrógrafas. Adicionalme nte a y construyó la instalación del limnígrafo se un vertedero para aforo tipo diB e~ó trapezoidal o "Cipolleti" en la quebrada la Beta y la Cubero. En la fotografía 7 estructura del definit i va Anexo 1 de cada se puede estación observar la hidrológica compuesta por un vertedero t rapezoidal con platina