EcuaciEcuacióón Universal n Universal de Pde Péérdida de Suelo rdida de Suelo

ModificadaModificada

EUPSMEUPSM

Producción de sedimentos

Dr. Mario R. Martínez Menez

( ) P C LS Kq*Q11.8Y 0.56p=

Donde:

Y = Sedimentos aportados a una sección del cauce para una tormenta determinada sobre la cuenca (t/ha)

Q = Escurrimiento medio (m3) qp = Escurrimiento máximo (m3 /seg) K = Erosionabilidad del suelo (t ha hr MJ-1 mm-1 ha-1) L = Longitud de la pendiente (adimensional) S = Grado de la pendiente (adimensional) C = Cobertura vegetal (adimensional) P = Prácticas mecánicas de control de la erosión

EUPSMEUPSM

EstimaciEstimacióón de variables n de variables HidrolHidrolóógicas a nivel de Cuencagicas a nivel de Cuenca

Variables ponderadas a estimar Variables ponderadas a estimar

Precipitación media diaria o anual

Erosionabilidad del suelo

Uso del Suelo

Longitud y grado de pendiente en la Cuenca

Grupos de suelos

Curvas Numéricas

Plano topográfico Escala 1:50,000

Precipitación media anual ponderada de la Cuenca del Río Chapingo

Estación Prec anual (mm) Area (ha) Prec*Area1 620.52 258.39 160,336.41

2 594.98 136.06 80,954.64 3 526.03 1,022.33 537,776.67

1,416.78 779,067.73

549.88

Total

Prec media de la Cuenca

K Area (ha) Area * K0.037 158.40 5.86

Arcilla media 0.029 90.85 2.63 0.026 809.26 21.04 0.010 85.09 0.85 0.027 280.38 7.57 0.021 5.95 0.12

1,429.92 38.082 0.027 K ponderada

Migajon Arcillo arenosoMigajon Arcillo arenoso

Textura

Total

Migajon Arcillo limoso

Migajon Arcillo limosoArena migajosa

Estimación del K medio ponderado de la Cuenca del Río Texcoco

T

ii

AAK

K∑

=

Factor C ponderado de la Cuenca del Río Chapingo

Tipo de Vegetación Clave Area (ha) Factor C Area * CBosque Cultivado BCp 331.47 0.01 3.31

Bosque de Oyamel Ba 69.51 0.001 0.07 Matorral Inducido MI 221.41 0.22 48.71 Agricultura TA 1, 2, 82 380.37 0.5 190.19 Bosque de Pino Bp 393.89 0.01 3.94 Pastizal Inducido Pi - Bp 32.75 0.01 0.33

1429.4 246.55 0.17 Factor C ponderado

Total

Áreas Cota mayor

Cota menor

Lambda Lambda Promedio

Pendiente %

284.1

1 2300 2235 741.0 485.803 13.38432.4

2,727.5

2 2400 2300 2,673.8 2729.547 3.662,787.4

2,630.9

3 2500 2400 1,934.8 2203.473 4.542,044.7

2,353.2

4 2600 2500 1,391.5 1804.947 5.541,670.2

1,759.9

5 2700 2600 1,221.5 1462.607 6.841,406.4

639.9

6 2800 2700 826.4 706.3 14.16652.7

866.4

7 2900 2800 853.6 715.1 13.98425.3

1,451.5

8 3000 2900 1,147.9 1296.17 7.721,289.0

353.3

9 3100 3000 531.8 413.893 24.16356.6

266.8

10 3200 3100 321.0 255.09 39.2177.5

194.5

11 3300 3200 182.5 169.933 58.85132.9

434.5

12 3400 3300 161.3 499.013 20.04901.3

419.5

13 3500 3400 216.9 290.6 34.41235.4

377.8

14 3560 3500 436.6 399.917 15385.3

Estimación de pendiente y longitud de la pendiente

LS ponderado de la Cuenca del Río Chapingo

Áreas Lambda λ S % Factor LS Area (ha) LS * Area 1 485.80 13.38 8.61 14.40 123.98 2 2,729.55 3.66 3.54 176.74 625.66 3 2,203.47 4.54 4.04 179.61 725.62 4 1,804.95 5.54 4.66 258.79 1,205.96 5 1,462.61 6.84 5.52 195.40 1,078.61 6 706.30 14.16 11.36 107.74 1,223.93 7 715.10 13.98 11.20 88.52 991.42 8 1,296.17 7.72 6.14 118.23 725.93 9 413.89 24.16 21.00 77.31 1,623.51 10 255.09 39.20 40.15 43.28 1,737.69 11 169.93 58.85 69.00 36.17 2,495.73 12 499.01 20.04 16.97 59.26 1,005.64 13 290.60 34.41 33.85 52.83 1,788.30 14 399.92 15.00 22.35 20.87 466.44

1,429.15 15,818.43 11.07

Total LS ponderada

Practicas Factor P Area_ha Area * Factor PObra (Terrazas de Banco) 0.1 98.28 9.83 Ninguna 1 1,330.89 1,330.89

1,429.17 1,340.72 0.94 Factor P ponderado

Total

Factor P ponderado

Cobertura Condición hidrológica

Gpo de Suelo

Área (ha) CN(II) Area * CN

Bosque Regular B 398.58 60 23,914.80 Bosque Regular A 19.44 36 699.84 Bosque Mala A 157.88 45 7,104.60 Bosque Buena B 0.02 55 1.10 Bosque Mala B 84.56 66 5,580.96 Pastizal Mala B 62.25 67 4,170.75 Pastizal Regular A 102.49 67 6,866.83 Pastizal Buena B 58.61 39 2,285.79 Cultivo de escarda surcos rectos

Mala B 545.36 81 44,174.16

1,429.19 94,798.83 66.33

Total CN ponderada

CN ponderada de la Cuenca del Río Chapingo

Área de la cuenca (ha) 1,429 Factor K 0.027 Factor LS 11.070 Factor C 0.170 Factor P 0.940 Curva numérica (II) 66 Longitud del cauce principal 13,394 Desnivel del cauce principal 1,200 Pendiente media del terreno 8.96

Variable que alimentan el modelo

Diagrama del modelo para la estimación de escurrimientos y sedimentos

Información Base

Planos: • Topográfico 1:50,000• Uso del suelo con imagen

de Satélite • Recorte de geomodelos de

elevaciones• Hidrología

Datos edafológicos:• Muestreo de suelo• Análisis de laboratorio

Datos meteorológicos:• Estaciones• Precipitación anual (mm)• Precipitación diaria (mm)

Delimitación demicrocuencas

Cálculo de K Aplicación del Modelo USLE

A = R*K*LS*C*P

Uso del suelo

Suelo (Textura)

Condición hidrológica

CNIISi P<12.7 mmSi P>38.1 mm CNIII f(CNII)

CNI f(CNII)

Escurrimiento medio diario

P= Precipitación del evento en mm

Escurrimiento máximo instantáneo

Aplicación del modelo MUSLE

(en t/ha por evento)

Cálculo de R

Determinación de C

Cálculo de LS

Determinación de P

0.38

1.15

HL0.02=Tc

( ) KLSCPqp*Q11.8Y 0.56=

( )0.8SP0.2SPQ

2

+−

=

360

A*I*PQ

360A*I*Cqp

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛

==

254CN

25400S −=

Tc

P=I

Dia Precip. Humedad CNI CNII CNIII CNi adoptado Si (mm) 0.2Si Qi (mm) I (mm/hr) qpi (m3/s) Qm (m3) Ei PSijuliano antecedente

147 0.0 5.1 63.00 63.00 149.2 29.8 0.00 0.00 0.00 0.00 0.000 0.000148 1.4 0.0 63.00 63.00 149.2 29.8 0.00 0.78 0.00 0.00 0.000 0.000149 15.9 1.4 63.00 63.00 149.2 29.8 0.00 8.86 0.00 0.00 0.000 0.000150 2.8 17.3 80.00 80.00 63.5 12.7 0.00 1.56 0.00 0.00 0.000 0.000151 1.3 20.1 80.00 80.00 63.5 12.7 0.00 0.72 0.00 0.00 0.000 0.000152 0.8 21.4 80.00 80.00 63.5 12.7 0.00 0.45 0.00 0.00 0.000 0.000153 16.8 22.2 80.00 80.00 63.5 12.7 0.25 9.36 0.39 2,486.69 3.172 0.180154 8.0 37.6 80.00 80.00 63.5 12.7 0.00 4.46 0.00 0.00 0.000 0.000

Programación de hoja de cálculo Excel para la estimación de escurrimientos y sedimentos

Formato de aplicación de la EUPSM en la hoja de cálculo Excel

46.3336.523.510,421.8729.1Suma

0.000.000.000.000.000.000.00Dic

0.000.000.000.000.0042.883.00Nov

0.000.000.000.000.00314.4722.00Oct

0.000.000.020.070.011,302.1891.10Sep

6.994.8911.5656.883.981,843.93129.00Ago

36.7725.7344.38257.3618.003,213.29224.80Jul

2.521.764.9222.231.561,605.22112.30Jun

0.000.000.000.000.00889.0962.20May

0.000.000.000.000.00916.2564.10Abr

0.000.000.000.000.00167.2411.70Mar

0.000.000.000.000.0052.893.70Feb

0.000.000.000.000.0074.335.20Ene

(miles de t)(t/ha)(miles de

m3)(mm)

Sedimentos

qpm3/s

Q(miles de

m3)Q

(mm)

Precipitación

Resumen: Escenario actualResumen: Escenario actual

Variación de la precipitacion y Q medio(Escenario actual)

0

50

100

150

200

250

Ene Feb Mar Abr May Jun Jul Ago Sep Oct Nov Dic

Pre

cipi

taci

ón y

Q (m

m)

Precipitación (mm)

Q (mm)

Variación de qp y sedimentos (Escenario actual)

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

Ene Feb Mar Abr May Jun Jul Ago Sep Oct Nov Dic

q p (m

3 /s)

0

5

10

15

20

25

30

35

40

Prod

ucci

ón d

e se

dim

ento

s (t/

ha)

qp

Sedimentos

Escenario 1. Bosque (C=0.01, P=1 y CN=50)

Estimación de Q, qp y producción de sedimentos en 4 escenarios

0.558.44.110,421.8729.1Suma

0.000.000.000.000.000.000.00Dic

0.000.000.000.000.0042.883.00Nov

0.000.000.000.000.00314.4722.00Oct

0.000.000.000.000.001,302.1891.10Sep

0.000.000.000.000.001,843.93129.00Ago

0.460.3312.9258.404.093,213.29224.80Jul

0.000.000.000.000.001,605.22112.30Jun

0.000.000.000.000.00889.0962.20May

0.000.000.000.000.00916.2564.10Abr

0.000.000.000.000.00167.2411.70Mar

0.000.000.000.000.0052.893.70Feb

0.000.000.000.000.0074.335.20Ene

(miles de t)(t/ha)miles de

m3mm

Sedimentosqp(m3/s)

Q(miles de

m3)

Q(mm)

Precipitación

Escenario 2. Maíz (C=0.5, P=1 y CN=80)

450.5995.5369.6510421.76729.10Suma

0.000.000.000.000.000.000.00Dic

0.000.000.000.000.0042.873.00Nov

0.000.000.000.000.00314.3822.00Oct

17.9312.547.8949.973.501,301.8291.10Sep

103.9172.7042.52233.2616.321,843.41129.00Ago

285.32199.6180.49601.7742.113,212.39224.80Jul

40.2528.1619.0799.926.991,604.77112.30Jun

0.910.630.713.220.23888.8462.20May

2.201.541.577.110.50915.9964.10Abr

0.000.000.000.000.00167.1911.70Mar

0.000.000.000.000.0052.873.70Feb

0.000.000.000.000.0074.315.20Ene

(miles de t)(t/ha)miles de

m3mm

Sedimentosqp(m3/s)

Q(miles de m3)

Q(mm)

Precipitación

Escenario 3. Maíz en terrazas (C=0.3, P=0.6 y CN=65)

46.07299.6420.9610421.76729.10Suma

0.000.000.000.000.000.000.00Dic

0.000.000.000.000.0042.883.00Nov

0.000.000.000.000.00314.4722.00Oct

0.000.000.000.000.001,302.1891.10Sep

6.364.459.6846.833.281,843.93129.00Ago

37.4226.1841.29234.4716.403,213.29224.80Jul

2.291.604.0618.341.281,605.22112.30Jun

0.000.000.000.000.00889.0962.20May

0.000.000.000.000.00916.2564.10Abr

0.000.000.000.000.00167.2411.70Mar

0.000.000.000.000.0052.893.70Feb

0.000.000.000.000.0074.335.20Ene

(miles de t)(t/ha)(miles de

m3)(mm)

Sedimentos

qp(m3/s)

Q(miles de m3)

Q(mm)

Precipitación

Escenario 4. Suelo desnudo(C=0.85, P=1 y CN=90)

1,756.12,231.6156.110,421.8729.1Suma

0.000.000.000.000.000.000.00Dic

0.000.000.000.000.0042.883.00Nov

0.000.000.000.000.00314.4722.00Oct

149.59104.6528.25215.1915.051,302.1891.10Sep

397.74278.2684.14487.3634.101,843.93129.00Ago

912.21638.18110.751,108.8277.573,213.29224.80Jul

202.29141.5236.87282.6319.771,605.22112.30Jun

31.3621.949.6949.183.44889.0962.20May

62.8743.9819.5788.426.19916.2564.10Abr

0.000.000.000.000.00167.2411.70Mar

0.000.000.000.000.0052.893.70Feb

0.000.000.000.000.0074.335.20Ene

(miles de t)(t/ha)(miles de

m3)(mm)

Sedimentos

qp(m3/s)

Q(miles de m3)

Q(mm)

Precipitación

VariaciVariacióón de Q medio en 4 escenariosn de Q medio en 4 escenarios

0

50

100

150

200

250

Ene Feb Mar Abr May Jun Jul Ago Sep Oct Nov Dic

Pre

cip

itació

n y

Q (

mm

)

Precipitación (mm)

Bosque

Maíz

Maíz en terrazas

Suelo Desnudo

VariaciVariacióón de n de qqpp (m(mááximo) en 4 ximo) en 4 escenariosescenarios

-20

0

20

40

60

80

100

120

Ene Feb Mar Abr May Jun Jul Ago Sep Oct Nov Dic

qp (

má

xim

o m

en

sua

l m

3/

s)

Q Bosque

Q Maíz en terrazas

Q Maíz

Q Suelo denudo

VariaciVariacióón de la produccin de la produccióón de n de sedimentos en 4 escenariossedimentos en 4 escenarios

0

100

200

300

400

500

600

700

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

Sedi

men

tos

(t/h

a)

Bosque

Maíz

Maíz en terrazas

Suelo Desnudo