3.2.2. Oferta y demanda de control de erosión del suelo

Cabe mencionar que, para estimar la demanda de agua para uso doméstico, es necesario contar con datos demográficos. En este sentido, se utilizaron los datos del Censo Nacional de Población y Vivienda de 2018, disponibles en el DANE (Departamento Administrativo Nacional de Estadística). Dado que los datos del censo se organizan de acuerdo con MGN (Marco Geoestadístico Nacional), se escogieron de estos los datos pertenecientes a la unidad Sección Rural, asegurando quese tome el número de habitantes en la zona de estudio teniendo en cuenta estas unidades censales en cada cuenca. Cabe

mencionar que Sección Rural, es la unidad censal más pequeña en las zonas rurales del país.

(Eq. 2)

La demanda de agua para uso agrícola fue asignada a las coberturas correspondientes a los diferentes tipos de cultivos y pastos que se reclasificaron como territorios agrícolas (Eq. 3). La demanda del agua para uso industrial fue asignada a la cobertura de zona industrial cuando aplica (Eq. 4).

(Eq. 3)

(Eq. 4)

Las demandas de agua calculadas se suman para obtener la demanda de agua total en cada cuenca (Eq. 5).

(Eq. 5)

3.2.2. Oferta y demanda de control de erosión del suelo

Se siguió la metodología propuesta por Tanase y Mindrescu (2017) para el establecimiento de la oferta y la demanda de control de erosión del suelo a partir de la RUSLE (Revised Universal Soil Loss Equation). Mediante el uso de la ecuación RUSLE, los autores establecen la pérdida del suelo del área de estudio, utilizando este resultado como indicador para el control de erosión (Figura 7 y 8). Los datos de oferta de control de erosión son usados para determinar la demanda de control de erosión, en conjunto con datos de cobertura de la tierra y datos poblacionales de la zona de estudio. Al igual que el método utilizado para establecer la oferta y demanda de provisión de agua, el método

propuesto por Tanase y Mindrescu (2017) permite obtener resultados cuantitativos a partir de los cuales se establecen categorías de clasificación para el servicio ecosistémico de control de erosión del suelo.

Oferta de control de erosión del suelo Para establecer la oferta de control de erosión del suelo se utiliza la Ecuación de

la Pérdida del Suelo Universal Revisada (RUSLE por sus siglas en inglés), que requiere para su uso datos de precipitación, suelo, elevación, y cobertura del suelo, a partir de los cuales puede estimarse la pérdida del suelo del área de estudio. En este caso, la pérdida del suelo se usa como indicador principal para determinar el servicio ecosistémico de control de erosión.

La ecuación RUSLE (Eq. 6). consta de factores que, multiplicados, permiten estimar la pérdida del suelo (Renard, Foster, Weesies, y Porter, 1991):

�� = R∗K∗��∗��∗��∗�� (Eq. 6)

Donde A es corresponde a la pérdida del suelo (tons/ha/año); R corresponde a la erosividad por lluvia (MJ/mm/ha/h/año); K corresponde al factor de erodabilidad del suelo (tons/ha/h/ha/MJ/mm); LS corresponde al factor de longitud de la pendiente; C corresponde al factor de manejo de cobertura; y P corresponde al factor de prácticas de conservación (Tanase y Mindrescu, 2017).

Para determinar el factor de erosividad del suelo (R) se utilizaron datos espaciales de precipitación anual disponibles en el Geoportal del Instituto de Hidrología, Meteorología y Estudios Ambientales (IDEAM). Los datos se rasterizaron y estandarizaron para su uso posterior. El factor de erosividad se determinó a partir de la relación (Eq. 10) entre tres ecuaciones aritméticas (Eq. 7; Eq. 8; Eq. 9) propuestas por Renard y Freimund (1994), y Renard et al. (1997) (citados por Tanase y Mindrescu, 2017), que utilizan los datos de precipitación anual.

����.����+(��.����∗��) (Eq. 7)

������.��−(��.������∗��)+(��.������������∗ ����) (Eq. 8)

−������.��+(��.����∗��) (Eq. 9)

[(����.��)+(����.��)+(����.��)] / 3 (Eq. 10)

Siendo P, la precipitación anual en mm.

Figura 7. Procedimiento metodológico, oferta y demanda de control de erosión del suelo en las cuencas Arroyohondo, Cali, Dagua y Yumbo.

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Figura 8. Procedimiento metodológico, balance y desajustes oferta y demanda de control de erosión del suelo en las cuencas Arroyohondo, Cali, Dagua y Yumbo.

Tabla 4. Factores K para los tipos de suelo presentes en la zona de estudio.

Tipo de Suelo Factor K Recurso bibliográfico

MQA 0.09 Cocuyame R. y Salazar Quintero, 2015

MQB 0.02 CORTOLIMA, CORPOICA, SENA, y Universidad del Tolima, 2007

MRD 0.21 Cocuyame R. y Salazar Quintero, 2015

El factor de erodabilidad del suelo(K)se determinó utilizando los datos espaciales de suelos para el Valle del Cauca disponibles en el Geoportal de Instituto Geográfico Agustín Codazzi (IGAC). Los datos de suelo fueron cortados de acuerdo con la zona de estudio. A los datos de suelo, se incorporaron datos de factor K establecidos en suelos del Valle del Cauca para otras cuencas hidrográficas (Tabla 4); relacionando el factor K correspondiente a cada tipo de suelo. Finalmente, se rasterizaron los datos de suelo teniendo en cuenta los factores K asignados. El ráster resultante corresponde al factor de erodabilidad del suelo.

Los factores de longitud e inclinación de pendiente (LS) se determinaron utilizando datos DEM (Digital Elevation Model) de la NASA de resolución de 30 metros descargado a partir del portal Earth Data de la NASA. A partir de los datos DEM se

estableció la pendiente y la acumulación de flujo. Finalmente, se determinaron los Factores L y S siguiendo el procedimiento propuesto por Foster et al. (1994) y Desmet y Govers (1996), citados por Shi, Cai, Ding, Wang, y Chow (2004) y Zhang et al. (2013). En este sentido, se utilizaron las ecuaciones 11, 12 y 13 para establecer el factor L:

(Eq. 11)

�� ��+��) (Eq. 12)

���������������� ��.�������� ��(����������������)��.��+��.���� (Eq. 13)

Siendo

- λ la longitud de la pendiente en metros;

- β, el ángulo de la pendiente. Este ángulo debe ser multiplicado por 0,01745 para ser convertido a radianes;

- m, un exponente influenciado por la interacción entre la longitud y el ángulo de la pendiente.

El Factor S de inclinación de pendiente, se establece mediante la ecuación 14, y se toma como el ángulo medio de todas las celdas en la dirección de mayor pendiente.

��(��,��) ={����.����������(��,��) +��.����, ��������(��,��) <�� ����.����������(��,��) −��.��, ��������(��,��) ≥�� (Eq. 14)

Los factores C y P, correspondientes al manejo de coberturas y prácticas de conservación, se determinaron utilizando los datos de cobertura del suelo para la zona de estudio.

El factor C representa la pérdida del suelo de acuerdo con el tipo de vegetación (Cocuyame R. y Salazar Quintero, 2015) Así, se utilizaron datos de factor C presentes en la literatura (Tabla 5), correspondientes a los diferentes tipos de cobertura encontradas en la zona de estudio.

Tabla 5. Factores C para los diferentes tipos de cobertura del suelo presentes en la zona de estudio.

Cobertura Factor C Recurso bibliográfico

Bosques y áreas seminaturales 0.001 Cocuyame R. y Salazar Quintero, 2015

Territorios agrícolas

Aromáticas y té

0.25 Ramos Taipe, 2001 citado por Cabrejos Valdivia, 2016 Banano 0.25 CORTOLIMA, CORPOICA, SENA, Universidad del Tolima, 2006 y Café a plena exposición 0.18 CORTOLIMA et al. 2006

Café con semisombra 0.09 CORTOLIMA et al. 2006 Maíz 0.5 Cocuyame R. y Salazar Quintero, 2015

Mosaico de cultivos 0.435 Pacheco, Marcano, y Cartaya, 2014

Pastos

0.15 Ramos Taipe, 2001 citado por Cabrejos Valdivia, 2016 Plantaciones forestales 0.001 Cocuyame R. y Salazar Quintero, 2015

Tierras desnudas, vía pavimentada y vía sin pavimentar

1 CORTOLIMA et al. 2006 Zonas urbanizadas 1 Pacheco et al. 2014 Zonas industriales 1 Pacheco et al. 2014

El factor P representa la eficacia del control de erosión en relación con las medidas de conservación. Dado que en la zona de estudio los esfuerzos en conservación son tan recientes, no se cuenta con datos de prácticas de manejo en relación con control de erosión; por esta razón se establece el factor P con el valor de 1 que indica el mayor valor de pérdida (Barrio Quiñonez, 2000; CVC, 2014; citados por Cocuyame y Salazar Quintero, 2015).

Los ráster correspondientes a cada factor determinado previamente para la ACB San Antonio/Km 18, se dividen para establecer cuatro ráster por factor; un ráster por cuenca hidrográfica. Finalmente, se determina la pérdida de suelo (A) a partir de la ecuación RUSLE para las cuencas Arroyohondo, Cali, Dagua y Yumbo (Figura 7).

Dado que la ecuación RUSLE permite estimar pérdida de suelo, es necesario que los datos resultantes se estandaricen y se inviertan de tal manera que el indicador represente la oferta de control de erosión del suelo. Así, datos de pérdida de suelo altos corresponden a valores de control de erosión bajos, y viceversa.

Demanda de control de erosión del suelo

La demanda de control de erosión del suelo se establece a partir de la relación entre los datos de oferta de control de erosión, con datos de coberturas de la tierra y de población de cada una de las cuatro cuencas estudiadas. En este contexto, los datos de cobertura del suelo fueron reclasificados teniendo en cuenta la Tabla 6.

suelo. Tabla 6. Coberturas del suelo reclasificadas para determinar demanda de control de erosión del

Coberturas reclasificadas Área (ha)

1. Bosques y áreas seminaturales 5,664.46 2. Cuerpos de agua artificiales 0.95 3. Territorios agrícolas 2,235.20 4. Tierras desnudas, vía pavimentada y vía sin pavimentar 92.83 5. Zonas urbanizadas 799.30 6. Zonas industriales 2.51

Los datos de población corresponden a los datos del Censo Nacional de Población y Vivienda de 2018, disponibles en el DANE. Con estos datos se estableció la densidad poblacional que se refiere a la cantidad de personas por Km2 . Finalmente, los datos se clasificaron usando el método cuantil, que asigna un número de valores iguales a cada clase permitiendo que no haya clases vacíos, o clases con pocos o muchos valores (ESRI, s.f.)

Tanto los datos de cobertura, como los datos de densidad de población fueron rasterizados. Cabe anotar que el ráster de densidad de población fue reclasificado. Los ráster rasterizados y reclasificados resultantes se relacionaron con la oferta de control de erosión, mediante una regresión lineal, estableciendo el valor de R2. Este valor se determinó para cada cuenca hidrográfica.

Los coeficientes R2 determinados, se incorporaron, finalmente, a la ecuación para determinar la demanda de control de erosión (Eq. 15). Cabe resaltar que los mapas de demanda resultantes para cada cuenca deben estandarizarse e invertirse, haciendo el mismo proceso realizado para representar los mapas de oferta de control de erosión.

�������������� = (Cobertura del suelo * ���� ��)+(����������������������������������ó��∗ ���� �� ) (Eq. 15)