Es una herramienta predictiva utilizada para estimar la cantidad de suelo que se pierde por erosión hídrica por efecto de la lluvia y escorrentía superficial en una determinada área.
Se aplica en estudios de cuencas, agricultura, ordenamiento del territorio y manejo ambiental.
Ayuda a tomar decisiones para evitar o reducir la degradación del suelo.
Sirve para planificación ambiental, protección de cuencas y diseño de prácticas de manejo y conservación.
Representación matemática método USLE
Para la predicción de pérdidas de suelo a través de USLE, es necesario valorar cada uno de sus factores.
Esto se realiza mediante la observación de parámetros de diversa índole.
Es conveniente reunir antecedentes históricos de las áreas que se requiera clasificar.
En donde:
- A = pérdida media anual de suelo, (ton-ha-1-año-1).
- R = erosividad de la lluvia, (MJ·mm/ha·h·año).
- K= erodabilidad del suelo, (t·h/MJ·mm).
- L= longitud de la pendiente (m).
- S= pendiente, (°).
- C= cubierta vegetal y manejo del recurso (adimensional).
- P= técnica de conservación aplicada (adimensional).
Erosión Potencial
Es la tasa máxima estimada de pérdida de suelo por erosión hídrica que ocurriría en ausencia de prácticas de conservación y sin cobertura vegetal protectora.
Es un escenario teórico que representa la vulnerabilidad natural del terreno, basado en sus condiciones físicas del suelo como la pendiente y lluvia, antes de aplicar manejo o protección.
- Identificar zonas con alta susceptibilidad a la erosión.
- Establecer prioridades de intervención en cuencas.
- Comparar con la erosión actual o efectiva
- Mide el impacto de las prácticas de conservación.
- Evaluar escenarios de cambio de uso del suelo.
Se utiliza la Ecuación Universal de Pérdida de Suelo (USLE), pero sin considerar la cobertura vegetal (C) ni las prácticas de conservación (P).
Erosión Efectiva
Es la cantidad real de suelo que se pierde por erosión hídrica en condiciones actuales de uso y manejo del suelo.
A diferencia de la erosión potencial, este valor sí considera la cobertura vegetal existente (Factor C) y las prácticas de conservación aplicadas (Factor P).
En otras palabras, refleja la erosión que efectivamente está ocurriendo en el territorio, resultado de la interacción entre los factores naturales y el manejo humano.
- Para evaluar el impacto real de la erosión en una zona específica.
- Para medir la efectividad de prácticas de manejo y conservación del suelo.
- Para diseñar o ajustar planes de ordenamiento territorial y ambiental.
- Para comparar contra la erosión potencial y definir zonas críticas.
Se utiliza la Ecuación Universal de Pérdida de Suelo (USLE), con todos los factores incluidos, a diferencia de la erosión potencial.
Cálculo modelo USLE usando aplicaciones SIG
- Se puede aplicar en ArcGIS, QGis u otros SIG mediante modelamiento vectorial y raster.
- Permite generar mapas de erosión actual y erosión potencial.
- Aplica en escalas desde microcuencas hasta cuencas hidrográficas completas.
Erosividad de la lluvia
Mide la capacidad de la lluvia para causar erosión del suelo.
Representa la energía de impacto de las gotas de lluvia y la fuerza del escurrimiento superficial asociada.
Es uno de los componentes más influyentes en la estimación de pérdida de suelo por erosión hídrica.
Método de calculo
Uso de modelos geoestadísticos como Kriging o IDW en ArcGIS o QGis para interpolar superficies de precipitación a partir de estaciones meteorológicas.
A partir de datos pluviométricos o fórmulas empíricas según precipitación media.
Insumos:
- Fuente de información: Estaciones de precipitación (CAR-IDEAM)
- Variable: Precipitación media mensual multianual
- Procedimiento: Índice de Fourier modificado
- Estandarización: Interpolación IWD y reclasificación
- Ponderación: Asignación de ponderación
- Factor: Erosividad de la precipitación
El Índice de Fournier Modificado (IFM) es una herramienta hidrometeorológica empírica utilizada para estimar la erosividad de la lluvia.
En donde:
- Pi = precipitación del mes i (mm)
- Panual = precipitación total anual (mm)
Rangos de clasificación del índice de Fournier modificado
| Clase | Rango | Categoría |
|---|---|---|
| 1 | < 60 | Muy baja |
| 2 | 60 – 90 | Baja |
| 3 | 90 – 120 | Moderada |
| 4 | 120 – 160 | Alta |
| 5 | > 160 | Muy alta |
Representación de la erosividad por precipitación
Ejemplo:
Factor erosividad de la lluvia para la jurisdicción CAR
Al realizar el proceso de reclasificación, se obtiene la distribución espacial del índice de Fournier modificado en el territorio, evidenciando las zonas con mayor grado de afectación.
Erodabilidad del suelo
Mide la susceptibilidad del suelo a la erosión hídrica, es decir, cuán fácilmente se desprenden y transportan las partículas del suelo cuando ocurre precipitación y escorrentía.
La erodabilidad del suelo depende de características físicas como la textura y el contenido de materia orgánica.
El Factor K no cambia fácilmente con el tiempo, pero puede ser alterado por degradación del suelo, compactación o pérdida de materia orgánica.
Método de calculo
En estudios GIS, se asigna un valor de K a cada unidad cartográfica o edáfica.
El valor se extrae de tablas validadas del IGAC de los estudios de suelos.
Insumos:
- Fuente de información: Estudios de suelos (IGAC)
- Variable: Textura y contenido de materia orgánica
- Procedimiento: Relación entre textura y materia orgánica
- Estandarización: Interpolación IWD y reclasificación
- Ponderación: Asignación de ponderación
- Factor: Erodabilidad del suelo
Valores de erodabilidad del suelo para las diferentes texturas y contenidos de materia orgánica.
| Clase Textural | Materia Orgánica < 0.5% | Materia Orgánica 2% | Materia Orgánica > 4% |
|---|---|---|---|
| Arena | 0,007 | 0,004 | 0,003 |
| Arena fina | 0,0021 | 0,018 | 0,013 |
| Arena muy fina | 0,055 | 0,047 | 0,037 |
| Arena franca | 0,016 | 0,013 | 0,011 |
| Arena fina franca | 0,032 | 0,026 | 0,021 |
| Arena muy fina franca | 0,058 | 0,05 | 0,04 |
| Franco arenoso fino | 0,036 | 0,032 | 0,025 |
| Franco arenoso | 0,046 | 0,04 | 0,032 |
| Franco arenoso muy fino | 0,062 | 0,054 | 0,043 |
| Franco | 0,05 | 0,045 | 0,038 |
| Limo franco | 0,063 | 0,055 | 0,043 |
| Limo | 0,079 | 0,068 | 0,055 |
| Franco arenoarcilloso | 0,036 | 0,033 | 0,028 |
| Franco arcilloso | 0,037 | 0,033 | 0,028 |
| Franco arcillolimoso | 0,049 | 0,042 | 0,034 |
| Arcilla arenosa | 0,018 | 0,017 | 0,016 |
| Arcilla limosa | 0,033 | 0,03 | 0,025 |
| Arcilla | 0,017 | 0,038 | —– |
Rangos de clasificación
| Clase | Rango | Categoría |
|---|---|---|
| 1 | < 0.008 | Muy baja |
| 2 | 0.008 – 0.02 | Baja |
| 3 | 0.02 – 0.035 | Moderada |
| 4 | 0.035 – 0.05 | Alta |
| 5 | > 0.05 | Muy alta |
Representación de la erodabilidad del suelo
Ejemplo:
Factor erodabilidad del suelo para la jurisdicción CAR
Al ción.
Efecto del relieve
La pendiente del terreno (Factor S) influye directamente en la velocidad del agua y, por lo tanto, en su capacidad de erosión; a mayor inclinación, mayor pérdida de suelo.
La longitud de la ladera (Factor L) determina cuánto se acelera el escurrimiento superficial; cuanto más larga la pendiente, más energía gana el agua para erosionar el suelo.
Ambos factores (L y S) afectan exponencialmente la erosión, ya que pequeños aumentos en pendiente o longitud pueden multiplicar la pérdida de suelo.
Los Factores L y S se combinan en el parámetro LS dentro de la ecuación USLE, para representar el efecto conjunto de la topografía en la erosión del suelo.
Método de calculo
Se puede aplicar utilizando software como ArcGIS, mediante herramientas como Spatial Analyst y Hydrology Tools, o en QGIS, empleando módulos como LS Factor y Field Based de SAGA, para modelar y analizar el flujo de agua a través de superficies.
Insumos:
- Fuente de información: Modelo digital de elevación (ALOS-PALSAR)
- Variable: Longitud e inclinación de la pendiente
- Procedimiento: Calculo efecto longitud e inclinación de la pendiente
- Estandarización: Reclasificación
- Ponderación: Asignación de ponderación
- Factor: Efecto del relieve
En donde:
- L = longitud de pendiente (m)
- S = porcentaje de inclinación (%)
Representación de la prácticas de manejo
Ejemplo:
Factor relieve para la jurisdicción CAR
Al ión.
Cubertura vegetal
Representa la eficacia de la cobertura vegetal y el uso del suelo para proteger el suelo contra la erosión hídrica. Indica la proporción de erosión en condiciones reales respecto a una parcela de referencia sin cobertura.
Una buena cobertura vegetal reduce el impacto de las gotas de lluvia y disminuye la velocidad de escorrentía.
En cambio, terrenos desnudos, cultivados o degradados presentan mayores pérdidas de suelo.
Método de calculo
Se asignan valores de C según tablas regionales o literatura científica.
Insumos:
- Fuente de información: Cobertura de la Tierra Corine Land Cover (IDEAM)
- Variable: Cobertura del suelo
- Procedimiento: Clasificación según el grado de protección
- Estandarización: Reclasificación
- Ponderación: Asignación de ponderación
- Factor: Efecto de la cobertura
Valores de la cobertura terrestre en la protección del suelo
| Tipo de Cobertura o cultivo | Valor de C | Tipo de Cobertura o cultivo | Valor de C |
|---|---|---|---|
| Teritorios Artificiales | 0 | Yuca | 0,43 |
| Aguacate | 0,1 | Pastos limpios y manejados | 0,02 |
| Algodón | 0,52 | Pastos arbolados | 0,02 |
| Arroz | 0,19 | Pastos enmalezados | 0,02 |
| Cacao | 0,18 | Mosaico de cultivos, pastos y espacios naturales | 0,02 |
| Café (sin sombra) | 0,18 | Mosaico de pastos y cultivos | 0,15 |
| Café (con sombra) | 0,09 | Mosaico de pastos con espacios naturales | 0,01 |
| Cebolla bulbo y ajo | 0,82 | Otros cultivos transitorios | 0,4 |
| Cereales de clima frío (Trigo y cebada) | 0,675 | Cultivos permanentes herbáceos | 0,3 |
| Cítricos y mango | 0,375 | Cultivos permanentes arbustivos | 0,1 |
| Mosaico de Cultivos Transitorios | 0,235 | Cultivos permanentes arbóreos | 0,05 |
| Fríjol | 0,45 | Bosque denso | 0,001 |
| Hortalizas (hoja y raíz) | 0,6 | Bosque natural | 0,0034 |
| Maíz | 0,53 | Bosque plantado | 0.0095 |
| Maní | 0,575 | Bosque secundario | 0,017 |
| Ñame | 0,525 | Guagua | 0.0136 |
| Papa | 0,61 | Bosque abierto y rastrojos | 0,005 |
| Patilla y melón | 0,265 | Bosque de galería y ripario | 0,005 |
| Piña | 0,33 | Plantación forestal | 0,015 |
| Plátanos y bananos | 0,25 | Rastrojo | 0,0259 |
| Sorgo | 0,555 | Vegetación de páramo | 0,574 |
| Soya | 0,46 | Suelo desnudo | 1 |
| Tabaco | 0,545 | Zonas de extracción minera | 0,07 |
| Tomate de árbol | 0,1 | Cuerpos de Agua | 0 |
| Tomate (solanáceas) | 0,625 | Pantanos y humedales | 0 |
Rangos de clasificación de la cobertura terrestre en la protección del suelo
| Clase | Rango | Categoría |
|---|---|---|
| 1 | < 0.01 | Muy baja |
| 2 | 0.01 – 0.1 | Baja |
| 3 | 0.1 – 0.3 | Moderada |
| 4 | 0.3 – 0.8 | Alta |
| 5 | > 0.8 | Muy alta |
Representación de la protección de la cobertura vegetal
Ejemplo:
Factor protección de la cobertura vegetal en la protección del suelo en la jurisdicción CAR
Al ctación.
Técnica de conservación
Representa la efectividad de las prácticas mecánicas o estructurales aplicadas al terreno para reducir la erosión hídrica.
Se trata de un coeficiente adimensional que modifica la pérdida de suelo en función del tipo y orientación de las técnicas de conservación empleadas.
El Factor P es el único factor de la USLE que depende totalmente de la intervención humana.
La adopción de técnicas adecuadas puede reducir la erosión hasta en un 90% en terrenos de alta pendiente.
Es un indicador útil para simular escenarios de manejo sostenible en cuencas y zonas agrícolas.
Método de calculo
Insumos:
- Fuente de información: Modelo digital de elevación (ALOS-PALSAR) y Cobertura de la Tierra Corine Land Cover (IDEAM)
- Variable: Cálculo de la pendiente y clasificación por uso
- Procedimiento: Clasificación según la práctica de conservación
- Estandarización: Reclasificación
- Ponderación: Asignación de ponderación
- Factor: Efecto de la cobertura
Representación de la prácticas de manejo
Ejemplo:
Factor prácticas de manejo de los suelos en la jurisdicción CAR
Al ión.
Erosión Potencial y Efectiva
Evaluación multicriterio (EMC)
Es un conjunto de técnicas que permite integrar y ponderar múltiples factores cada uno con distinta importancia para tomar decisiones objetivas.
En el contexto de susceptibilidad a la erosión:
- Selección de criterios
- Asignación de pesos
- Agregación de valores
- Clasificación en categorías
Matriz de valoración de los factores que inciden en la susceptibilidad a la erosión
| Criterios o factores | Erosividad de la lluvia | Erodabilidad del suelo | Efecto relieve | Efecto cobertura de la tierra | Prácticas de conservación |
|---|---|---|---|---|---|
| Erosividad de la lluvia | 1 | 2 | 1 | 1/2 | 1 |
| Erodabilidad del suelo | 1/2 | 1 | 2 | 1 | 1 |
| Efecto relieve | 1 | 1/2 | 1 | 1 | 1 |
| Efecto cobertura de la tierra | 2 | 1 | 1 | 1 | 1 |
| Prácticas de conservación | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 |
| Total TMV | 5,5 | 5,5 | 6,0 | 4,5 | 5,0 |
Una vez realizada la valoración entre pares de criterios, es necesario normalizar la matriz de comparación con el fin de determinar la ponderación correspondiente a cada uno de los criterios evaluados con la siguiente formula:.
Matriz de ponderación de los criterios para la susceptibilidad a la erosión
| Criterios o factores | Erosividad de la lluvia | Erodabilidad del suelo | Efecto relieve | Efecto cobertura de la tierra | Prácticas de conservación | Wij |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Erosividad de la lluvia | 0,18 | 0,36 | 0,17 | 0,11 | 0,20 | 0,20 |
| Erodabilidad del suelo | 0,09 | 0,18 | 0,33 | 0,22 | 0,20 | 0,21 |
| Efecto relieve | 0,18 | 0,09 | 0,17 | 0,22 | 0,20 | 0,17 |
| Efecto cobertura de la tierra | 0,36 | 0,18 | 0,17 | 0,22 | 0,20 | 0,23 |
| Prácticas de conservación | 0,18 | 0,18 | 0,17 | 0,22 | 0,20 | 0,19 |
| Total | 1,0 | 1,0 | 1,0 | 1,0 | 1,0 | 1,0 |
Álgebra de mapas
Es una técnica de análisis espacial que permite realizar operaciones matemáticas entre capas raster en un SIG.
Cada celda del mapa se considera una unidad de cálculo donde se combinan valores numéricos provenientes de distintos factores ambientales.
Cada capa raster se reclasifica en rangos con valores normalizados de 1 a 5, en donde 1 representa una baja influencia en la erosión mientras que 5 representa una alta influencia en la erosión.
Esto permite compararlas en una misma escala antes de ponderar.
Erosividad de la lluvia
0,2⋅R
Erodabilidad del suelo
0,21⋅K
Efecto del relieve
0,17⋅LS
Cobertura vegetal
0,23⋅C
Técnica de conservación
0,19⋅P
Rangos para la susceptibilidad a la degradación por erosión
| Clase | Rango | Categoría |
|---|---|---|
| 1 | 0 – 1 | Muy baja |
| 2 | 1 – 2,5 | Baja |
| 3 | 2,5 – 3,5 | Moderada |
| 4 | 3,5, – 4,5 | Alta |
| 5 | > 4,5 | Muy alta |
Representación de la erosión potencial
Ejemplo:
Erosión potencial para la jurisdicción CAR
Una vez aplicado el modelo cartográfico expuesto se obtiene la susceptibilidad la erosión potencial.
Representación de la erosión efectiva
Ejemplo:
Erosión efectiva para la jurisdicción CAR
Una vez aplicado el modelo cartográfico expuesto se obtiene la susceptibilidad la erosión efectiva.
