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Hidrologa, edafologa y procesos hidrolgicos
en los ecosistemas andinos
Curso Hidrologa de los ecosistemas andinos y la aplicacin del
Diagns8co Hidrolgico Rpido. 24-28 de noviembre de 2014. Lima,
Per.
Culebrillas. Boris Ochoa Tocachi, octubre 2011.
Boris Ochoa Tocachi
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Hidrologa de montaa
El ciclo hidrolgico
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Hidrologa de montaa
El ciclo hidrolgico En cuencas con glaciares -siempre que el rea
de glaciar sea importante-, existen procesos de acumulacin de nieve
y deshielo que dependen fuertemente de la radiacin solar, la
temperatura y de sus variaciones diurnas y estacionales.
La mayora de ecosistemas andinos no 8enen glaciar por
encima.
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Hidrologa de montaa
La condensacin se produce principalmente por efectos de relieve
(orogrcos) cuando nubes de aire caliente son empujadas hacia las
zonas altas y fras (proceso de conveccin de masas de aire
valle-montaa).
La precipitacin, normalmente, se produce en forma de lluvia
(baja intensidad y larga duracin), aunque no es rara la formacin de
granizo.
Los ecosistemas andinos son autn8cas torres de agua, que
favorecen la presencia permanente de agua en los ros.
La neblina tambin produce una entrada adicional de agua por
condensacin, cuando entra en contacto con la vegetacin.
El ciclo hidrolgico
Bruijnzeel, 2004; Buytaert et al., 2006.
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Hidrologa de montaa
Cuando la lluvia es interceptada por la vegetacin, como se
observa en la fotograZa, puede evaporarse rpidamente, debido a la
accin de la radiacin solar y del viento.
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Hidrologa de montaa
La baja intensidad hace que la estructura de la lluvia sufra
fenmenos como evaporacin o desplazamiento antes de que alcance el
suelo.
Los suelos porosos facilitan la inltracin y adems poseen una
extraordinaria capacidad para retener agua. Intensidad de lluvia
menor a la capacidad de inltracin, salvo en los humedales o si8os
saturados.
Alto contenido de materia orgnica del suelo.
Se es8ma que el consumo de agua de la vegetacin natural es
baja.
Los suelos por lo general son poco profundos.
Procesos hidrolgicos
Clleri et al., 2013; Borja, 2013.
- Cuando la capacidad de almacenamiento del suelo se sobrepasa,
con lluvia permanente, se forman charcos en el paisaje, debido a la
presencia de pequeas depresiones y microtopogra
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El agua inltrada llega rpidamente al material geolgico
subyacente (permeabilidad baja), y ocasiona ujo subsupercial.
Hidrologa de montaa
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Hidrologa de montaa
El agua inltrada llega rpidamente al material geolgico
subyacente (permeabilidad baja), y ocasiona ujo subsupercial.
Foster, 2001.
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Hidrologa de montaa
Con lluvias permanentes, la evaporacin y transpiracin son bajas,
por: La baja radiacin disponible por alta nubosidad, Las bajas
temperaturas, y, El aire est siempre cerca de la saturacin.
La recarga de acuferos depende de las condiciones locales y se
limita a zonas donde el material geolgico es ms permeable.
No se puede asegurar que los ecosistemas andinos sean zonas de
recarga.
Los ecosistemas andinos alimentan las zonas de recarga ubicadas
ro abajo, en terrazas y otros depsitos aluviales.
Procesos hidrolgicos
Clleri et al., 2013.
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Edafologa
La diversidad de suelos no es tan grande como la que se tendra
en zonas bajas y ms templadas.
El clima fro hace ms lentos los procesos de descomposicin qumica
de las rocas y formacin de nuevos minerales.
Los suelos son rela8vamente jvenes y escasamente
desarrollados.
No existe un nico suelo andino pero existen propiedades
?picas.
Los suelos varan incluso a pequea escala, respondiendo a
condiciones de vegetacin, topograZa, posicin en el paisaje,
condiciones de humedad, etc.
Los suelos de montaa
Borja, 2013.
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Edafologa
Factores de formacin del suelo: Material parental, Clima,
Organismos vivos, Relieve, Tiempo.
Cmo se originan los suelos?
Borja, 2013.
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Edafologa
Borja, 2013.
Dib
ujo
: Pa
blo
Bo
rja
Los suelos de una gran parte de los ecosistemas andinos se
formaron a par8r de materiales de origen glaciar y volcnico.
Otras zonas de origen metamrco y sedimentario, lo que contribuye
a que existan suelos con diferentes caracters8cas.
Cmo se originan los suelos?
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Edafologa
Buytaert, 2004; Borja, 2013.
El clima determina el estado de meteorizacin, las caracters8cas
morfolgicas y Zsicas.
La vegetacin es uno de los factores ms ac8vos. Las plantas
pioneras colonizan ambientes rocosos y crean sustrato para
otras.
Los animales excavadores mezclan y trituran el material del
suelo y los microorganismos contribuyen a su descomposicin.
En zonas planas, el agua se acumula produciendo mayor humedad,
vegetacin, profundidad, y retarda el proceso de descomposicin.
En zonas de mayor pendiente, menores espesores, mayor efecto del
viento, menor inltracin de agua, arrastre de material.
Formacin
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Edafologa
En zonas pantanosas (turberas) la dis8ncin entre la parte
mineral vegetal puede ser irreconocible. Borja, 2013.
Vegetacin de pantano (turbera)
Foto
: Pa
blo
Bo
rja
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Edafologa
En zonas de suelo profundo, las races 8enen ms espacio para
desarrollarse, y dependen de la humedad y nutrientes disponibles.
Borja, 2013.
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Edafologa
Composicin
Dib
ujo
: Pa
blo
Bo
rja
Borja, 2013.
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Edafologa
Composicin
Borja, 2013.
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Generally found in temperate climates where the soil is porous
and permeable.
Rainfall infiltrates and staturates the rock up to a level
called the phreatic surface or water table.
Groundwater drains to topographic lows and exits as springs or
streams.
Valley aquifers
bedrock
dry valley
groundwater divide
soil surfaceseepage face
river
(after de Marsily, 1986)
Edafologa
Flujo de agua en el suelo
16
K(\): Limitations of the physical basisThere are three reasons
why the physically based relationships that have been proposed for
K(\) are problematic:
Pore surfaces are rough
Flow pathways are tortuous
Pore to pore connectivity is not perfect
Ideal Real
These effects are dealt with using empirical correction
factors.
A variety of parametric models have been proposed:
10
2
0
2
e
S
eer
dS
dSSK
e
\\
\ K
Burdine (1953)
2
1
0
1
0
1
e
S
eer
dS
dSSK
e
\\
\ K
Mualem (1976)
K\ er SK Brutsaert (1967)
[-] factor correction - KBrutsaert (1967) Trans. ASAE,
10:400-404.Burdine (1953) Trans. AIME, 198:71-78.Mualem (1976)
Water Resour. Res., 12:513-522.
15
-1000 -800 -600 -400 -200 00
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
Pressure head, \ [cm]
Wa t
e r c
o nt e
n t,
T [ - ]
SandstoneSilt loamClay
The soil moisture characteristic
(after van Genuchten, 1980, Soil Sci. Soc. America J.,
44:892-898)
Since whether or not a particular soil pore retains water is a
function of the pressure head, we can see that in unsaturated soils
there is a relationship between Tand \.Recall capillary theory:
At a given pressure head, \1, only pores with radii
r C/\1will be water filled.
Hence, as \ decreases (i.e. suction increases) pores begin to
empty, starting with larger pores, and then progressively smaller
pores.
The relationship between Tand \ is the soil moisture
characteristic.
r
h
\ = h\ = 0
The soil is likened to a large number of capillary tubes, with a
range of radii:
r>C/\1rC/\1
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Why are they different?
kdet nnnn !!!
Some voids are too small to accommodate water molecules
Some water is held against gravity by surface tension
Some pores are bypassed by or not connected to the flowing
network
De Marsily, 1986 ; Butler, 2013.
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Edafologa
Caractersticas y vulnerabilidad
Borja, 2013.
Alta capacidad de retencin de agua.
Baja densidad aparente y porosidad elevada.
Altos contenidos de materia orgnica.
Bajo pH (cido).
Carga del suelo dependiente del pH.
Bajas temperaturas del ecosistema.
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