I CONGRESO NACIONAL COMEII 2015 Reunión Anual de … · cultura de prácticas de conservación de suelos y agua (terrazas, zanjas de infiltración, reforestaciones), se requiere

Artículo: COMEII-15021

I CONGRESO NACIONAL COMEII 2015

Reunión Anual de Riego y Drenaje

Jiutepec, Morelos, México, 23 y 24 de noviembre

PROPUESTA DE ACCIONES DE CONSERVACIÓN DE SUELO Y AGUA EN LA

CUENCA DE LA PRESA ATLANGATEPEC, TLAXCALA

Héctor Gregorio Cortés Torres1, José Javier Ramírez Luna1, Pedro Rivera Ruíz1, Alfredo

Gómez Garzón1, Klaus Werner Wruck Spicellecke1, Marcia Adriana Yáñez Kernke1,

Germán Faustino Palma Moreno1, Emir Delgado Quezada1, Fernando Luna Ronquillo2

1 Coordinación de Riego y Drenaje. Instituto Mexicano de Tecnología del Agua, 62550 Jiutepec, Morelos,

México. 2 DR 056 Atoyac-Zahuapan. Comisión Nacional del Agua, 90103 Tlaxcala, Tlaxcala, México.

Resumen

Con el propósito de contribuir a solventar el problema de la erosión del suelo y arrastre de

sedimentos a la presa Atlangatepec, en el norte del estado de Tlaxcala, se realizó un

diagnóstico del medio biofísico de la cuenca así como un estudio de la erosión hídrica,

para de esta forma recomendar prácticas de conservación de suelo y agua que coadyuven

con este objetivo. Como resultado de lo anterior se encontró que en la cuenca de 28,653.27

ha, la problemática principal es: Áreas con cobertura vegetal escasa, suelos con horizonte

“A” muy delgado (15 cm), áreas con erosión hídrica en diversos grados y de diversos

tipos; zonas, aunque muy localizadas, con pérdida total de suelo y afloramiento de

material parental. Aunque la tasa de erosión hídrica anual en la mitad del área de la

cuenca es menor a las 5 ton/ha, llama la atención que en el 12.15% de la superficie se tienen

tasas de erosión que superan las 50 ton/ha en promedio anual. Para reducir el fenómeno

erosivo, se proponen modelos/prácticas de producción-conservación, donde se considera

de manera preponderante el uso del suelo, la topografía del terreno y las condiciones

particulares de la cuenca. Las acciones recomendadas incluyen prácticas vegetativas y

mecánicas con intervención en los usos del suelo: agrícola, forestal y pecuario. Se

proponen asimismo obras transversales (represas de gaviones y de geocostales) para el

control de cárcavas en zonas con alto grado de erosión. El costo estimado de las prácticas

recomendadas es de $32,253,478.34.

Palabras clave: Erosión hídrica, prácticas productivo-conservacionistas, USLE/MUSLE.

I Congreso Nacional COMEII 2015, Jiutepec, Morelos, México, 23 y 24 de noviembre

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Introducción

La cuenca de la presa Atlangatepec cuenta con una superficie de 28,653.27 ha, formada por

llanuras y lomeríos, rodeada por un sistema montañoso de origen volcánico. Las alturas en

la cuenca van de los 2,480 msnm hasta los 3,510 msnm. Su geología se compone

principalmente por rocas ígneas extrusivas. Hidrológicamente se ubica en la Región

Hidrológica Río Balsas, Cuenca Río Atoyac y Subcuenca Río Zahuapan. La precipitación

media anual está en el orden de 700 mm y el clima predominante es del tipo C(w), que

corresponde a un clima templado moderado, lluvioso, con lluvias en verano y la

temperatura media anual entre los 12° a 18° Centígrados.

El estado de Tlaxcala es, a escala nacional, uno de los estados con mayores problemas de

erosión de suelos en su territorio, la cuenca objeto del estudio no escapa a esta realidad

estatal. Los problemas de erosión en la cuenca son causados por la conjugación de factores

topográficos, climáticos y geológicos, agregándose a ello el manejo inadecuado de los

recursos suelo y agua y sus recursos asociados. Los daños de la erosión de suelos se

observan no solo en el sitio donde ocurren (pérdida de suelo, disminución de su

profundidad, reducción de la fertilidad), sino también fuera de él: arrastre de sedimentos y

en este caso, azolve de la presa, disminuyendo así su vida útil y afectando negativamente

a los usuarios de las aguas de dicha presa para el riego de sus cultivos, impactando

negativamente la economía regional.

Para mitigar esta situación se hace necesario hacer un manejo adecuado de los recursos

productivos de la cuenca. Lo anterior puede lograrse mediante el conocimiento y análisis

de las causas que originan la problemática mencionada y con base en ello realizar una

propuesta de acciones de conservación de suelo y agua, que además de disminuir la carga

de azolves al cuerpo de agua de la Presa Atlangatepec promuevan al mismo tiempo la

infiltración del agua y apoyen e incrementen la producción de cultivos. Con este propósito

se realizó el presente estudio, en el cual se proponen obras y prácticas de producción-

conservación para controlar el proceso erosivo y reducir la entrada de azolve a la presa, al

mismo tiempo que se promueve la infiltración del agua de lluvia al subsuelo, apoyando la

producción agropecuaria y beneficiando así a la cuenca y a los productores, tanto de la

cuenca misma, como de la zona de riego dependiente de la presa.

Materiales y métodos

a) Recopilación y análisis de información cartográfica, documental y digital referida a la

zona de estudio.

b) Reconocimiento detallado de la cuenca de la presa Atlangatepec (recorridos de

campo y análisis y retroalimentación de información en gabinete) para identificar

elementos del medio biofísico y procesos de degradación, que requieren la

intervención con obras y prácticas de conservación de suelo y agua para retención de

sedimentos y apoyo a la recarga del acuífero.


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c) Levantamientos topográficos longitudinales (clinómetro Abney), seccionamiento de

los principales cauces (flexómetro) y pendientes medias de los arroyos y laderas de la

cuenca (clinómetro Abney) de la presa Atlangatepec.

d) Con la información recabada y generada, se realizó la caracterización biofísica de la

cuenca bajo estudio.

e) Análisis pluviométrico y estimación de escurrimientos superficiales en los cauces

donde se propondrán obras transversales de retención de suelo.

f) Estudio de erosión hídrica en la cuenca utilizando La Ecuación Universal de Pérdidas

de Suelo (EUPS/USLE) (Figueroa et al, 1991).

g) Estudio para cuantificación de la producción de sedimentos en la cuenca, aplicando el

método de la Ecuación Universal de Pérdida de Suelos Modificada (EUPSM/MUSLE).

h) Realización de batimetría en la presa para corroborar entrada de sedimentos al cuerpo

de agua de la misma.

i) Propuesta de prácticas de producción-conservación para reducir la entrada de

sedimentos a la presa y apoyar la recarga del acuífero.

Resultados

Diagnóstico biofísico de la cuenca

La presa Atlangatepec se encuentra en el norte del estado de Tlaxcala. Su cuenca de

captación consta de 28,653.27 ha, entre las coordenadas: 19°42´05” LN al norte y 19° 31´15”

LN al sur. En el este su límite está en 98°01´30” LW y al poniente sus coordenadas son: 98°

14´30” LW. La cuenca se localiza principalmente en los municipios de Tlaxco (75.58% del

total de la cuenca) y Atlangatepec (21.76%) en el estado de Tlaxcala. El 2.66% restante se

inserta en el estado de Puebla: 2.52% en el municipio de Chignahuapan y 0.14% en

Ixtacamaxtitlán. Los suelos predominantes en la cuenca son feozem, andosoles,

cambisoles, regosoles y vertisoles. Hay presencia de tepetate en partes medias y altas de la

cuenca. El clima predominante es del tipo C(w) templado moderado lluvioso (lluvias en

verano), en sus partes bajas y lomeríos y CE(w2), semifrío húmedo con lluvias en verano

en las partes más altas de la cuenca. Acorde con la altitud y temperatura, la vegetación en

la zona más alta es de bosques de pino y oyamel. Conforme se desciende, la vegetación es

del tipo bosque pino, pino-encino y más abajo del tipo bosque abierto y matorral, hasta

llegar a las planicies y lomeríos, donde predomina el uso de suelo agrícola y una menor

superficie de uso pecuario. El reconocimiento detallado de campo y la medición de

pendientes en cauces y laderas permitió obtener y generar información necesaria para la

caracterización de la cuenca y la propuesta de prácticas productivo-conservacionistas.

Aunque en los reconocimientos de campo pudo corroborarse que existe en la cuenca una

cultura de prácticas de conservación de suelos y agua (terrazas, zanjas de infiltración,

reforestaciones), se requiere aumentar este tipo de prácticas para contrarrestar la

producción de azolves que se están depositando en la presa. La problemática principal

encontrada es: áreas con cobertura vegetal escasa, suelos con horizonte “A” muy delgado


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(igual o menor a 15 cm), áreas con erosión hídrica en diversos grados y de diversos tipos y

finalmente, aunque en zonas muy localizadas, áreas con pérdida total de suelo, presencia

superficial de tepetate y afloramiento de material parental. La imagen siguiente permite

observar la magnitud del problema de erosión en la cuenca de la presa Atlangatepec.

Figura 1. Cuenca de la presa Atlangatepec y municipios que la conforman.

Fotografía 1. Área afectada por erosión en cárcavas.

El suelo erosionado es arrastrado por los escurrimientos desde arriba hacia abajo, y

aunque una parte de ese suelo es interceptada por la vegetación o se deposita en áreas

planas, otra parte llega al cuerpo de agua de la presa. En lo que corresponde a la

deforestación, este problema tuvo su auge en épocas anteriores (alrededor de 30 ó 40

años). No se observaron zonas deforestadas recientemente y más bien se ven trabajos de

reforestación y otras prácticas de conservación de suelos, lo que es un buen intento por

detener esta problemática.


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Erosión hídrica y producción de sedimentos

Con el propósito de tener una estimación del suelo erosionado, se llevó a cabo el estudio

de erosión hídrica, utilizando el modelo USLE (Figueroa, et al, 1991), mismo que ha

mostrado una alta correlación al compararse con mediciones en campo y que por lo mismo

es el modelo más utilizado a escala nacional y mundial (Becerra, 2005; Honorato et al.,

2001; Mantero, 2013; Uribe, 2012). El cálculo de la erosión hídrica se determinó mediante

álgebra de mapas de los factores R, K, LS, C y P (factores que componen la ecuación) en

formato raster y de esta manera se obtienen las diferentes tasas de erosión, cuya

distribución se presenta en el mapa siguiente:

Figura 2. Mapa de erosión hídrica actual de la cuenca de la Presa Atlangatepec, Tlax.

En el cuadro siguiente se muestra esta distribución de superficies para cada rango de

erosión hídrica, acorde con la clasificación empleada por la FAO. Puede verse que la tasa

de erosión hídrica anual en la mitad de la cuenca es menor a las 5 ton/ha, lo que permite

clasificar esta superficie como sin problemas de erosión. No obstante, por otro lado, es de

llamar la atención que prácticamente en el 27% de la cuenca se tiene una pérdida de suelo

promedio anual entre 10 a 50 ton/ha y es de preocupar que en el 12.15% de la superficie se

tienen tasas de pérdida de suelo por erosión hídrica que superan las 50 ton/ha por año en

promedio.

Cuadro 1. Erosión hídrica en la cuenca de la presa Atlangatepec, Tlax.

Tasa de erosión hídrica

(t ha-1 año-1) Clase

Superficie

ha %

0-5 Nula 14,516.05 50.68

5-10 Ligera 2,917.97 10.19

10-50 Moderada 7,731.27 26.99


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Tasa de erosión hídrica

(t ha-1 año-1) Clase

Superficie

ha %

50-200 Alta 3,018.52 10.54

>200 Muy alta 461.19 1.61

Total 28,645.00 100.00

La producción de sedimentos en la cuenca se calculó mediante la Ecuación Universal de

Pérdida de Suelo Modificada (MUSLE/EUPSM). Para ello se dividió a la cuenca en

subcuencas o unidades de escurrimiento, encontrándose que son tres las de mayor

importancia por la superficie que cubren, por la red de drenaje y por el uso del suelo. Estas

subcuencas se denominaron como AA, AD y AE.

Los resultados obtenidos en lo que a producción de sedimentos se refiere se muestran en

la figura y cuadro siguientes donde se observa que la cuenca produce un promedio anual

de 133,131 toneladas de sedimentos, lo que equivale a un promedio de 5.13 ton/ha. Si se

considera una densidad aparente de 1.2 ton/m³, puede decirse que están entrando

anualmente a la presa 110,942 m³ de azolve, lo que indica que se agregan al cuerpo de la

presa más de un millón de metros cúbicos (1´109,420 m³) cada diez años.

Figura 3. Mapa de producción de sedimentos en la cuenca Presa Atlangatepec, Tlax.

Cuadro 2. Producción de sedimentos en cuenca presa Atlangatepec.

Unidad Esc Área Producción de sedimentos en la cuenca

(Subcuenca) (ha) (ton/ha) (miles de ton) (miles de m³)

AA 19,598.44 4.34 85.025 70.854

AD 4,743.81 5.74 27.216 22.680

AE 1,623.96 12.86 20.890 17.408

TOTALES: 25,966.21 133.131 110.942


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Para corroborar los resultados obtenidos con el modelo utilizado en cuanto a la entrada de

sedimentos a la presa se procedió a realizar un estudio de batimetría en la misma. El

sondeo se realizó mediante el método directo utilizando equipos GPS y cuerdas graduadas

con un contrapeso, recorriendo la presa en lanchas, obteniendo más de 200 puntos de

medición de profundidad de las aguas. Los resultados se muestran en el cuadro y la figura

siguientes.

Cuadro 3. Azolve en la presa Atlangatepec. Datos batimetría. Profundidad

(N.A.M.E.) SUPERFICIE VOLUMEN

Rango (m) Prom (m) (ha) (m²) (m³)

Islas 0.00 5.0810 50,810 0

0 - 1.0 0.50 148.6264 1,486,264 743,132

1.0 - 2.0 1.50 119.9264 1,199,264 1,798,896

2.0 -3.0 2.50 131.0673 1,310,673 3,276,683

3.0 - 4.0 3.50 81.1460 811,460 2,840,110

4.0 - 5.0 4.50 119.1602 1,191,602 5,362,209

5.0 - 6.0 5.50 85.2762 852,762 4,690,191

6.0 - 7.0 6.50 136.9076 1,369,076 8,898,994

7.0 - 8.0 7.50 141.4881 1,414,881 10,611,608

8.0 - 9.0 8.50 47.2508 472,508 4,016,318

TOTAL:

1,015.9300

42,238,140

En un cuadro posterior se presentan datos que permiten apreciar la similitud entre los

resultados obtenidos con el estudio de erosión hídrica en la cuenca con el modelo MUSLE

y el estudio batimétrico en la presa. Según el primero, durante los 54 años de existencia de

la presa, ésta ha reducido su capacidad de almacenamiento en un 11.98% mientras que el

estudio batimétrico indica que la reducción ha sido del orden de 15.52% al N.A.M.E. Como

puede verse, los valores no son discordantes e indican que aunque deben tomarse

medidas para el control de la erosión en la cuenca, la presa aún tiene una gran capacidad

de almacenamiento útil.

Propuesta de prácticas productivo-conservacionistas

Una vez que se dispuso de todos los elementos del medio biofísico, y como resultado de

los recorridos de campo y los estudios de erosión y de producción de sedimentos

realizados, se procedió a proponer y diseñar prácticas y obras de conservación de agua y

suelo para reducir la erosión y de esta forma reducir el azolvamiento de la presa.

La propuesta de modelos/prácticas de conservación recomendadas considera de manera

preponderante el uso del suelo, la topografía del terreno, y las condiciones de la

vegetación y del suelo mismo. En el cuadro siguiente se resumen los usos de suelo

encontrados en la cuenca y la figura posterior muestra su distribución espacial.


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Figura 4. Profundidad del agua en la presa al N.A.M.E.

Cuadro 4. Azolve en la presa. Modelo MUSLE y Batimetría.

AZOLVAMIENTO DE LA PRESA, SEGÚN ESTUDIO EROSIÓN HÍDRICA

AÑO TIEMPO AZOLVE VOL CAPT VOL CAPT VOL ALMAC

AÑOS m³ MILL m³ MILL m³ (%) REDUC (%)

1961 0 0 0 50.000 100.00 0

1971 10 1,109,420 1.109 48.891 97.78 2.22

1981 20 2,218,840 2.219 47.781 95.56 4.44

1991 30 3,328,260 3.328 46.672 93.34 6.66

2001 40 4,437,680 4.438 45.562 91.12 8.88

2011 50 5,547,100 5.547 44.453 88.91 11.09

2014 53 5,990,868 5.991 44.009 88.02 11.98

AZOLVAMIENTO DE LA PRESA CON DATOS ESTUDIO BATIMÉTRICO:

CAPAC CAPAC REDUCC

SITUACIÓN DE LA PRESA: ALMAC (m³) ALMAC (%) ALMAC. (%)

ORIGINAL(CONSTRUCCIÓN: 1961) 50,000,000 100.00 0

ACTUAL AL N.A.M.E. (2014) 42,238,140 84.48 15.52

Cuadro 5. Superficie de los usos del suelo en la cuenca presa Atlangatepec.

USOS DEL SUELO (ha) (%)

A- agricultura 12,842.82 44.82

P- pastizal 1,057.81 3.69

FM- matorral 1,371.55 4.79

F- forestal 8,431.04 29.42

E- unidades con erosión 1,066.06 3.72

ED- erosión grave, sin vegetación 1,285.74 4.49

Ht- tular, humedal 198.26 0.69

H- cuerpo de agua 955.66 3.34

U- urbano 1,444.33 5.04

Vaso presa Atlangatepec Batimetría N.A.M.E.


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Total 28,653.27 100.00

Figura 5. Distribución de los usos del suelo en cuenca presa Atlangatepec.

Las prácticas/modelos de producción-conservación propuestos incluyen intervención en

los cauces y cárcavas, donde se considera la construcción de represas de gaviones y de

geocostales. Se propone también la intervención en los usos de suelo forestal, agrícola y

pecuario, donde se recomienda aplicar prácticas mecánicas como surcado al contorno,

terrazas y zanjas; y prácticas vegetativas como rotación y asociación de cultivos, cultivos

en fajas, barreras vivas y reforestaciones, entre otras. En el uso pecuario se consideran

además prácticas como rotación de potreros y exclusión al pastoreo.

En el cuadro siguiente se presenta en forma de matriz esta propuesta donde aparecen en

las columnas los usos del suelo y en las filas las prácticas conservacionistas recomendadas.

De esta forma se puede ver qué prácticas son recomendables en cuáles usos del suelo.

Éstas prácticas se redactaron en forma de fichas técnicas, en donde se describen

claramente y se indica la manera de implementarlas en campo, así como el costo de su

establecimiento.

Cuadro 6. Prácticas de conservación propuestas en la cuenca de la presa Atlangatepec.

Clave Práctica de conservación

U s o s d e l s u e l o

AGR PAST MAT FOR EROS

M

EROS

G TUL AGUA URB

RN CUL Rotación de cultivos X

AS CUL Asociación de cultivos X

CL FAJ Cultivos en fajas X

BR VIV Barreras vivas X X

AGROF Agroforestería X X X


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Clave Práctica de conservación

U s o s d e l s u e l o

AGR PAST MAT FOR EROS

M

EROS

G TUL AGUA URB

REVEG

Revegetación con especies

nativas X X X X X

REFOR Reforestación X X X X

SC CON Surcado al contorno X X

TR FSC Terrazas de formación sucesiva X X X X

TFR IND Terrazas individuales X X X

BR PIE Barreras de piedra X X X X X X

BR PPAJA Barreras de pacas de paja X X X X

TN CIE Tinas ciegas X X X X

ZN BRD Zanjas bordo X X X X

ROTUR Roturación del suelo X X X X

RT POT Rotación de potreros X

EX PST Exclusión al pastoreo X X X X X

PR GAV Presas de gaviones X

PR GEO Presas de geocostales

X NOTA: Las claves de uso del suelo son: AGR=AGRICULTURA; PAST=PASTIZAL; MAT=MATORRAL; FOR=FORESTAL;

EROS M=DIVERSOS USOS DEL SUELO CON EROSIÓN MANIFIESTA; EROS G=SUELO DESNUDO CON EROSIÓN

GRAVE/MUY SEVERA; TUL=TULAR/HUMEDAL; AGUA=CUERPOS DE AGUA; URB=URBANO

Del cuadro anterior puede verse que en los usos de suelo donde se recomienda mayor

intervención son: Uso de suelo forestal (FOR) y agrícola (AGR), así como diversos usos del

suelo con erosión manifiesta (EROS M) y suelos desnudos con erosión grave (EROS G). De

la misma manera queda claro que no se proponen acciones para los usos del suelo de tular

(TUL), cuerpos de agua (AGUA) y zonas urbanas (URB).

Una vez consideradas todas las prácticas recomendadas tanto en las laderas de la cuenca

como en los cauces con erosión severa (represas de control de azolve) se tiene que de las

28,653.27 ha de que consta la cuenca, se propone intervenir con prácticas/modelos de

producción-conservación en 11,950.80 ha. Al hacer un costeo de los recursos financieros

requeridos para la implementación de las prácticas recomendadas se tiene que el

presupuesto alcanza un monto de $32’253,478.34 (TREINTA Y DOS MILLONES

DOSCIENTOS CINCUENTA Y TRES MIL CUATROCIENTOS SETENTA Y OCHO PESOS

34/100 M.N.), donde se incluyen los costos del establecimiento de 4 represas de gaviones y

8 de geocostales, así como las acciones de producción-conservación en los diversos usos de

suelo de la cuenca.

Conclusiones

Aunque se observan áreas con trabajos de conservación de suelo en la cuenca, es

recomendable continuar con esta labor para disminuir la entrada de azolves a la presa.

No obstante que en el 50% del territorio de la cuenca no se detectan problemas de erosión,

en el 12% de su superficie se tienen tasas de pérdida de suelo por erosión hídrica


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superiores a las 50 ton/ha en promedio anual.

Los principales problemas encontrados son: a) áreas de cobertura vegetal escasa, b) suelos

con horizonte “A” muy delgados, c) erosión hídrica en diversos grados y de diversos

tipos, d) sitios con erosión grave/severa y afloramiento del material parental.

La presa de la cuenca Atlangatepec ha visto reducida su capacidad de almacenamiento de

agua en un rango de 12% a 15.5% desde su construcción en 1961 al año del estudio, 2014.

Se recomienda la implementación de prácticas de producción-conservación tanto en las

laderas de la cuenca con diversos usos del suelo como en los cauces con erosión severa.

Las prácticas recomendadas son tanto mecánicas como vegetativas y de manejo pecuario

así como la construcción de represas de gaviones y geocostales para el control de la

erosión en cárcavas.

Se estima una inversión de $32’253,478.34 para la implementación de prácticas y obras de

conservación de suelo y agua, de tal manera que se impacte de manera positiva las

condiciones actuales de la cuenca.

Referencias

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