Evaluación de la erosión desencadenada por el incendio 2017 en la subcuenca de Santa Olga, secano interior de la región del Maule.

Abstract

La zona centro-sur de Chile se ha caracterizado históricamente sus procesos de cambios de uso de suelo desde sistemas naturales hacia actividades agrícolas y forestales. A escala de las últimas décadas, en la misma zona también se han registrado las mayores ocurrencias de incendios forestales, destacándose el episodio del incendio “las Maquinas” el año 2017. Estos incendios generan impactos en las cuencas siendo de particular importancia la perdida de suelo y producción de sedimentos provocado por la erosión de laderas. El modelo basado en procesos WEPP (Water Erosion Prediction Project) fue utilizado junto con información geoespacial de la subcuenca, mediante su interfaz SIG GeoWEPP. El modelo fue aplicado para un periodo de 9 años (01/01/2010 al 31/12/2018) donde La subcuenca fue subdividida en 107 unidades hidrológicas, considerando 2 escenarios (sin la ocurrencia del incendio y con la ocurrencia de éste). Para investigar la evaluación del desempeño del modelo, los valores diarios de flujo de sedimentos generados por GeoWEPP fueron comparados con datos diarios observados de la estación Quebrada Pasitos Santa Olga, para el año 2018. En el escenario con incendio, se realizó una calibración manual modificando los siguientes parámetros sensibles de suelo del modelo relacionados a la producción de sedimentos: erosionabilidad en los regueros, erosionabilidad entre regueros y esfuerzo de corte crítico. La variación porcentual que arrojó mejor exactitud y precisión de ese escenario fue variar los parámetros sensibles de suelo en +10, en que el Coeficiente de Determinación (R2), Sesgo Porcentual (SP) y Raíz del Error Cuadrático Medio (RECM) fueron de 0,9440, 62% y 141,60 respectivamente. La evaluación de escenarios muestra que, para un escenario ficticio sin incendio, el promedio anual de sedimentos que debería haber llegado a los canales es de 285 ton ha -1 año -1, el promedio anual de perdida de suelo en las laderas es de 19,2 ton ha-1 año-1, la producción de sedimentos es de 1,5 ton ha -1 año-1 y la tasa de rendimiento de éstos por subcuenca es de 0,649. Al simular un escenario real con ocurrencia de incendio, los resultados fueron de 612,7 ton ha-1 año-1 de promedio anual de flujo de sedimentos en los canales, 280 ton ha-1 año-1 en promedio anual de perdida de suelo en laderas, 3,1 ton ha -1 año-1 de producción de sedimentos y la tasa de rendimiento por subcuenca es de 0,463. En ambos escenarios, las mayores tasas de erosión se ubican en coberturas de suelo desnudo y plantación forestal, suelos Alfisoles y pendientes pronunciadas; y las laderas que generan más sedimentos se ubican en la cabecera y en sectores adyacentes a canales y quebradas, en escenario sin incendio y con incendio respetivamente. De los 3 parámetros sensibles de suelo, el más influyente fue la erodabilidad entre regueros ya que la producción de sedimentos media anual que ocurre en canales fue 14 y 2 veces (sin incendio y con incendio respectivamente) más grande que la que ocurre en laderas.

Historically, the use of soil in the central-southern area of Chile has characterized by its constant processes of change from natural systems towards agricultural and forestry activities. Furthermore, in the last decades, there has been an increased number of forest fires, including “Las Máquinas” fire in 2017. These fires have generated a great impact in the basins, being the loss of soil and sediment production caused by hillside erosion the most affected. In this investigation, the process-based model- WEPP (Water Erosion Prediction Project) - and the geospatial information obtained from the subbasin, through GeoWEPP GIS interface, were used. The model was applied for a period of 9 years (01/01/2010 to 12/31/2018) where the subbasin was divided into 107 hydrological units, taking into consideration two different scenarios (the presence of the fire and absence of it). In order to evaluate the performance of the model, the daily values of sediment flow generated by GeoWEPP were compared with daily data observed from Quebrada Pasitos Santa Olga station, during the year 2018. In the fire scenario, a manual calibration was performed by modifying the following soil sensitive parameters of the model related to the production of sediments: the rill erodibility, the interrill erodibility and critical shear stress. The most accurate and precise percentage variance in that scenario was to vary the sensitivity of soil parameters on +10, in which the Coefficient of Determination (R2), Percent Bias (SP) and Root Mean Square Error (RMSE) were 0,9440, 62% and 141,60 respectively. The scenarios evaluation indicates that in a fictitious situation without the occurrence of fire, the annual average of sediments discharge in the canals was 285 tons ha -1 per year -1 ; the average annual total soil loss was 19,2 ton ha-1 year-1; the sediment production was 1.5 ton ha -1 year-1; and the yield rate of these by sub-basin was 0,649. When simulating a real scenario with the occurrence of fire, the results were 612,7 ton ha-1 year-1 of annual average of sediment flow in the canals; 280 ton ha-1 year-1 in annual average of soil loss on slopes; 3,1 ton has -1 year-1 of sediment production; and the yield rate per subbasin was 0,463. In both scenarios, the highest erosion rates are found in bare soil and forest plantation, Alfisol soils and steep slopes. Besides, the slopes that generate more sediment are in the headwaters and in the nearby canals and streams areas, in a scenario without and with fire respectively. The most influential sensitive parameters of soil was the erodibility between ditches since the annual average of sediment production in canals was 14 and 2 times greater than the one happening on the slopes (without fire and with fire respectively).