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APLICACIONES DE LOS SISTEMAS DE INFORMACIÓN GEOGRÁFICA EN LOS ESTUDIOS GEOMORFOLÓGICOS Y MEDIOAMBIENTALES: EL MAPA SINTÉTICO DE RIESGOS POTENCIALES Y EL MAPA DE EROSIÓN
Recibido: 1995-04-09
© José Miguel EDESO FITO* © Pedro MARAURI** © Agustín MERINO***
* Escuela de Ingenieros Técnicos Industriales y Topógrafos. C/Nieves Cano, 12. Vitoria-Gasteiz.01006
** Universidad Nacional de Educación a Distancia. Dpto Geografía. Plaza S. Martín de Aguirre. Bergara 20570 Gipuzkoa
*** Universidad de Santiago de Compostela. Dpto. Edafología y Química Agrícola. Santiago de Compostela. 15706
LABURPENA GIS-ak inlormazio kopuru handiak manipulatzeko gai direnez, tresna ahaldun honekin espazioko iker- keta interesgarriak egin ditzakegu. Teknika hauen erabilpenak, Arrisku Potentzialaren Mapa Sintetiko eta Oñati herriko higaduren egoera mapa prestatzeko, egin behar den lana, erretzen du. Dokumentu hauetan, ikasitako alderdiaren hegal eta lurzoruaren geomorfologia eta ingurugiroaren problematika (masa mugimenduak, uholdeak eta higadura) laburtzen da, beraz, lurraldeko plangintza eta gestiora begira, dokumentu oso baliogarria da. Gako hitzak: Arriskuak, USLE, masa mugimenduak, uholdea, GIS, Topografiko eredu, digitala, higa- dura, sare egitura, arraseko mozketa, girlandaketa. RESUMEN Los SIG constituyen una potente herramienta capaz de manipular elevadas cantidades de información, lo que nos permite efectuar una serie de análisis espaciales de sumo interés. La aplicación de este tipo de técnicas facilita la confección del Mapa Sintético de Riesgos Potenciales y del Mapa de Estados Erosivos del municipio de Oñati. En estos documentos se sintetiza la problemática geomorfológica y medioambiental de las laderas y Suelos de la zona estudiada (movimientos en masa, inundaciones y erosión), lo que constituye un valioso documento de cara a la planificación y gestión del territorio. Palabras clave: Riesgos, USLE, movimientos en masa, inundación, Sistemas de Información Geográfica, Modelo Topográfico Digital, erosión, raster, Corta a hecho, repoblación. SUMMARY The GIS (Geographic Information Systems) are a powerful tool qualified to manipulate a great deal information; that allows us to do very interesting spatial analysis. The application of this kind of techniques expedites the making up of Synthetic Map of Potential Risk and the Oñati Town's Erosive States Map, The geomorphological and environmental problems in the slopes and lands of the researched area are summarized in these documents (mass movements, floods and erosion) which is a valuable document for the territorial planning and management, Key words: Risks, USLE (Universal Soil Less Equation), mass movements, flood, GIS, Digital Terrain Model, erosion, raster, clear felling, reforestation.
En la versión internet sólo aparecen 2 de los 10 mapas en color que incorpora la versión papel Mapa sintético de riesgos potenciales 1 INTRODUCCIÓN El objetivo del presente trabajo es desarrollar una metodología operativa para la cartografía de riesgos geomorfológicos y medioambientales y erosión de suelos a partir de los Sistemas de Información Geográfica y de la Teledetección. La utilización de este tipo de técnicas, nos ofrece la posibilidad de emplear múltiples y potentes herramientas de análisis espacial, capaces de manipular y cotejar importantes volúmenes de información, al mismo tiempo que nos proporcionan una serie de posibilidades gráficas y alfanuméricas de sumo interés. 2. ÁREA DE ESTUDIO La zona de estudio está situada en el Suroeste del territorio histórico de Gipuzkoa, abarcando una parte importante de las hojas de Arrasate-Mondragón (88-III) y Buetraex o Santuario de Aránzazu (113-I), ambas a escala 1:25000. Básicamente, el territorio considerado se corresponde con el término municipal de Oñati (cuenca del río Oñati), puesto que únicamente falta un kilómetro cuadrado, enclavado en la hoja de Beasain (88-IV). Este espacio queda enmarcado por las coordenadas UTM, 542474.31, 552796.75, 4755392 y 4770287.5 (zona 30T), abarcando una superficie de 107,13 km². Morfológicamente, toda la zona se organiza en torno al valle del río Oñati (afluente del Deba), el cual puede definirse como una cubeta erosiva abierta hacia el Noroeste a través de la cluse de Elorregui. Este espacio está dominado por los relieves calcáreos de la Sierra Aloña-Aitzgorri-Monoclinal de Orkatzategi, que cortan el municipio en dos partes, y la Sierra de Artia que cierra el municipio por el Sur. Entre ambas alineaciones se abre la cabecera del río Aranzazu y la cubeta de Araotz. Los contrastes altimétricos son acusados, pasándose rápidamente de los 1200-1400 metros de la Sierra de Aloña-Aitzgorri a los 178 metros de Elorregui, lo que se traduce en una altitud media de 594,14 metros. El fondo de valle está dominado por fuertes vertientes cubiertas por depósitos coluviales o desarrolladas sobre apuntamientos calcáreos urgonianos. Estructuralmente, esta zona se inserta en la Macroestructura denominada Anticlinorio de Vizcaya (Unidad de Yurre-Gorbea y Unidad de Oiz, sector de Durango), que a su vez forma parte del denominado arco plegado vasco. Litológicamente, predominan los afloramientos Cretácicos, pudiendo destacar los materiales areniscosos y las argilitas y limolitas del Albiense-Cenomaniense (sector meridional del municipio), las margas, margocalizas, calizas impuras y calizas arrecifales del Aptiense-Albiense (zona de Araoz, cresterío de Aloña-Aizkorri), lutitas negras y areniscas y margas del Albiense-Cenomaniense (tramo central y septentrional) y acumulaciones Cuaternarias de origen aluvial y coluvial. 3. METODOLOGÍA UTILIZADA La metodología utilizada combina el trabajo de campo, el de laboratorio y el de gabinete, plasmando los resultados en una serie de documentos cartográficos y tablas alfanuméricas de fácil utilización y aplicación. Los dos documentos de síntesis son el Mapa Sintético de Riesgos Potenciales y el Mapa de Estados Erosivos. El procedimiento empleado para su elaboración es el siguiente: 3.1. Trabajo de Campo El trabajo de campo se ha centrado en dos aspectos diferentes, que son el muestreo de los diversos suelos y formaciones detríticas superficiales del municipio de Oñati y la instalación de una serie de parcelas experimentales en distintas laderas del término municipal con el fin de evaluar las tasas erosivas. En estas laderas "tipo", hemos instalado clavos de erosión, tablas de splash, canales Gerlach y microparcelas cerradas con canales colectores de sedimento. La información obtenida se completa mediante la utilización de un simulador de lluvia y la determinación de los diversos ambientes geomorfológicos existentes en las citadas laderas. 3.2. Trabajo de laboratorio Consiste en la caracterización edafológica y físico-química de las diversas muestras obtenidas en la fase anterior. En todos los casos, se ha determinado la textura, estructura, permeabilidad, densidad aparente y contenido de materia orgánica, completándose la información con la medición del pH, nitrógeno total, fósforo asimilable, hierro y aluminio, cationes básicos y aluminio de cambio y la capacidad de intercambio catiónico efectiva (CICe). Estos análisis se completan con la mediación del perfil longitudinal (pantómetro), pendiente, orientación, altitud, grado de pedregosidad, cobertura vegetal, litología, grado de alteración y micromorfología de la zona circundante. También hemos analizado las características, volumen y composición de los materiales arrastrados y transportados por las aguas de escorrentía y recogidos en los diversos canales y bidones instalados a tal efecto en las laderas muestreadas. Todos estos datos han sido utilizados para calcular la Ecuación Universal de Pérdidas de Suelo (USLE). 3.3. Fase de gabinete Una vez efectuado el trabajo de campo y los pertinentes análisis de laboratorio, hemos elaborado, ordenado y codificado la información introduciéndola en una base de datos que, a su vez se inserta en un Sistema de Información Geográfica (S.I.G.), de estructura "raster", siendo IDRISI el programa elegido. 4. OBTENCIÓN DE LAS VARIABLES La zona de estudio se caracteriza por poseer una abundante y contrastada información, tanto sobre variables geomorfológicas/geológicas (Ugarte, 1.984 y 1.988), como Medioambientales (Edeso et al., 1993; proyecto de investigación inédito). Hemos tenido acceso a numerosas capas de información (básica, derivada y temática) a escala 1:25000, así como a diversos trabajos de índole muy diversa que nos han ofrecido datos sobre una serie de aspectos y cuestiones de gran interés. Todo ello, unido al exhaustivo conocimiento de la zona por parte de los autores nos ha permitido elaborar el presente artículo. La información disponible la hemos codificado en formato digital raster, georreferenciándola mediante un sistema de coordenadas UTM y con una resolución espacial de 30 x 30 metros. La matriz geográfica empleada viene definida por las siguientes coordenadas: - Mínimo de X: 542474.3125 - Máximo de X: 552796.75 - Mínimo de Y: 4755392.00 - Máximo de Y: 4770287.50 La matriz teselar utilizada en nuestra base de datos temática está compuesta por 345 columnas y 500 filas, lo que representa un total de 172500 celdas o píxeles, aunque de ellas tan sólo 120.195 quedan englobadas en la zona de estudio. La resolución es de 29,920109 metros, lo que se traduce en una superficie real de 107,13 km². El perímetro de la zona objeto de estudio es de 48,435 Km, siendo el punto más elevado el monte Artzanburu (1.365 m.s.n.m.) Y él más bajo Elorregui (San Prudencio (178 m.s.n.m.), lo que significa que la altitud media es de 594,14 metros. Las variables utilizadas (extraídas de los mapas analógicos, de las imágenes obtenidas mediante el empleo de sensores remotos y de la cartografía digital del Gobierno Vasco), han sido las siguientes: a.- Altimetría, extraída de la Cartografía Digital del Gobierno Vasco a escala 1:10.000. b.- Litología, obtenida a partir del Mapa Litológico a escala 1:25.000. c.- Red de drenaje, cartografiada a partir del Mapa Topográfico a escala 1:25.000 y de la fotografía aérea a escala 1:18.000 de la Diputación de Gipuzkoa. d.- Vegetación. Esta información se ha obtenido utilizando el Mapa de Vegetación del Gobierno Vasco a escala 1:25.000, las imágenes del satélite Landsat-5 (julio de 1991) y los Ortofomapas de Arrasate-Mondragón y Buetraex (Nuestra Señora de Aránzazu). e.- Usos del Suelo. Se han establecido a partir del Ortofotomapa a escala 1:25.000 del Gobierno Vasco y de las imágenes obtenidas mediante el empleo de sensores remotos por el satélite Landsat-5. f.- Vías de comunicación principales y límites administrativos. Han sido elaborados a partir del Mapa Topográfico a escala 1:25.000. g.- Rasgos geológicos. Se han obtenido a partir del Mapa Geológico a escala 1:25.000 del Ente Vasco de la Energía. f. Permeabilidad y Formaciones Detríticas Superficiales. Su determinación la hemos realizado empleando los mapas elaborados por la Compañía General de Sondeos en su "Estudio Geomorfológico de Gipuzkoa" (Diputación Foral de Gipuzkoa). 5. ELABORACIÓN DE LAS VARIABLES El Modelo Topográfico Digital se ha elaborado a partir de la cartografía digital básica (previa corrección), a escala 1:10.000 (Hojas 88-III A, 88-IIIB, 88-IIID, 113-IA, 113-IB, 113-IC Y 113-ID), elaborada por el Departamento de Urbanismo, Vivienda y Medio Ambiente (Dirección de Ordenación del Territorio), del Gobierno Vasco. Antes de confeccionar el Modelo, hemos tenido que depurar la información mencionada anteriormente, ya que ésta se encontraba en formato *.DWG (digitalizada con AUTOCAD-10), y estaba estructurada en una serie de capas de información que poseen cota Z (es decir, la altimetría estaba asociada a cada una de las entidades geográficas que componen la capa). De todas las capas disponibles, nosotros hemos utilizado las siguientes: * Curvas de nivel normales y maestras * Cotas puntuales altimétricas * Vías de comunicación con valor altimétrico * Red hidrográfica con valor altimétrico * Construcciones urbanas Una vez preparadas las diversas capas (se convirtieron a polilíneas generándose ficheros en formato *.DXF), se utilizó la rutina ACDTOIDR.LSP integrada en el programa IDRISI (diseñada en lenguaje LISP de AUTOCAD por Edward Riegelmann), obteniendo un fichero vectorial, en el que se individualizan claramente los puntos, las líneas y los polígonos. La rasterización de esta información se efectuó mediante los procedimientos habituales de IDRISI (versión 4.1). La creación del Modelo Topográfico Digital se realizó a partir de los ficheros preparados anteriormente, utilizando y contrastando diversos procedimientos y algoritmos de interpolación (kriging y el método TIN o triangulación de Delauney), así como el método INTERPOL para puntos muestrales con cota altimétrica empleando el procedimiento de las medias móviles con ponderación proporcional a la distancia, y el método INTERCON, que es un procedimiento de interpolación a partir de curvas de nivel rasterizadas. Este último procedimiento ha resultado ser el más fiable, puesto que su error medio cuadrático se sitúa dentro de los límites de error medio admisibles establecidos por el USGS (Elassal y Caruso, 1983). El coeficiente de correlación de Pearson es aceptable al verificar la relación entre los datos reales y los obtenidos tras la interpolación. No obstante, el modelo se ha mejorado superponiéndole las curvas de nivel y las cotas altimétricas, así como las líneas críticas del relieve, la red hidrográfica, red de carreteras, construcciones urbanas, etc. , que como ya hemos señalado anteriormente, al disponer de cota altimétrica, han servido como elementos de apoyo y ruptura y, por tanto, han logrado mejorar ostensiblemente el modelo digital obtenido. Una vez elaborado el modelo se generaron, aplicando una ventana de cálculo de 3 por 3 pixels, los mapas de pendientes y orientación, así como la obtención y delimitación de cuencas fluviales. Las características altimétricas de la zona estudiada se resumen en la tabla adjunta:
* Mapa de Pendientes y Orientaciones Ambos documentos se obtienen automáticamente a partir del MTD (comando SURFACE). El Mapa de Pendientes se determina en %, estableciéndose los siguientes intervalos: 0 - 10 % 10 - 20 % 20 - 30 % 30 - 50 % 50 - 100 % > 100 % El Mapa de Orientaciones nos muestra todas las posibilidades (entre 0 y 360 grados), asignando el valor -1 a las zonas sin orientación preferente. Las características de ambos documentos se plasman en los cuadros adjuntos (cuadro 2 y 3), donde se sintetizan los porcentajes ocupados por cada una de las categorías.
Los intervalos de pendiente empleados a la hora de elaborar la USLE, difieren de los reseñados anteriormente, puesto que la determinación del parámetro L.S nos exige la utilización de los siguientes intervalos: 0-3, 3-12, 12-18, 18-24, 24-30, 30-60, 60-70, 70-100 y > 100. * Mapa de la Red Hidrográfica Este mapa se ha digitalizado manualmente (AUTOCAD-12), a partir de la cartografía a escala 1:25.000 (hojas 88-III y 113-I) editada por la Diputación Foral de Gipuzkoa y realizado por la empresa Compañía General de Sondeos por encargo de la Dirección General de Medio Ambiente, dentro del "Estudio Geomorfológico de Gipuzkoa", completándose con la fotografía aérea a escala 1:18.000. La digitalización se ha efectuado siguiendo los criterios morfométricos propuestos por Horton-Strahler. * Mapa de Límites Administrativos y Vías de Comunicación Su elaboración se ha efectuado a partir de la importación de estos elementos desde los ficheros originales de AUTOCAD-10, elaborados y digitalizados por el Gobierno Vasco a escala 1:10.000 (formato *.DXF). * Mapa Litológico Este mapa se ha digitalizado manualmente (AUTOCAD-12), a partir de la cartografía 1:25.000 editada por el Ente Vasco de la Energía, cotejando y completando los resultados con los contenidos en el "Estudio Geomorfológico de Gipuzkoa", elaborado por la Compañía General de Sondeos (hojas 88-III y 113-I). En el cuadro adjunto se registran las principales características de los grupos litológicos que configuran el mapa.
* Dada la escasa representación del grupo litológico número 3, a efectos operativos, lo hemos englobado con el grupo 4. * Mapa de Permeabilidad y de Formaciones Detríticas Superficiales El procedimiento utilizado es similar al descrito anteriormente. Es decir, estos mapas se han digitalizado en AUTOCAD-12, exportándose a IDRISI posteriormente. La Cartografía Analógica utilizada como base es la elaborada en el "Estudio Geomorfológico de Gipuzkoa", a escala 1:25.000, que ha sido efectuada por la Compañía General de Sondeos. La representatividad de cada uno de los grupos se sintetiza en los cuadros adjuntos.
* Mapa de Vegetación
Se ha digitalizado manualmente utilizando como soporte el Mapa de Vegetación de la Comunidad Autónoma Vasca a escala 1:25.000, elaborado por el Gobierno Vasco y la Sociedad de Ciencias Aranzadi (hojas 88-III y 113-I, correspondientes a Arrasate-Mondragón y Buetraex-Nuestra Señora de Aránzazu). El resultado de la digitalización se ha exportado a IDRISI (desde AUTOCAD-12), empleando para ello la rutina AUTOLISP. La información obtenida se ha completado y contrastado con la proporcionada por las imágenes satélite mencionadas anteriormente. * Mapa de Usos del Suelo El Mapa de Usos del Suelo se ha elaborado a partir de los Ortofomapas a color de la Comunidad Autónoma Vasca a escala 1:25.000 y de las imágenes satélites del Landsat-5, correspondientes a julio de 1991. Esta aerotriangulación se ha realizado mediante restitución fotogramétrica a partir de un vuelo en color a escala 1:70.000. Una vez concluida la aerotriangulación se genera el M.T.D., rectificándose la ortofotografía, de tal forma que el 99% de los puntos del ortofotomapa están correctamente situados en coordenadas planas U.T.M. Como elementos de apoyo hemos utilizado la fotografía aérea a escala 1:18.000 y el Mapa de Vegetación de la Comunidad Autónoma Vasca, así como el trabajo de campo (verificación y comprobación de áreas dudosas). Con todo ello hemos diferenciado 8 tipos de usos, tal y como se observa en el cuadro adjunto.
El procedimiento previo a su digitalización ha consistido en superponer un acetato sobre el ortofotomapa, dibujando los distintos manchones de usos detectados. Una vez cartografiados los diversos polígonos se digitalizan (AUTOCAD-12), exportándose a continuación al programa IDRISI (AUTOLISP), donde se procede a su rasterización. 6. EL MAPA SINTÉTICO DE RIESGOS POTENCIALES Mapa sintético de riesgos potenciales En los últimos años ha crecido considerablemente el interés de la sociedad por los riesgos geológicos, responsables de la pérdida de numerosas vidas humanas, así como de cuantiosos daños materiales que, en la mayor parte de los casos deben ser sufragados por las instituciones. El carácter imprevisible de estos fenómenos, junto con el difícil o imposible control que sobre ellos puede ejercerse, nos obliga a adoptar medidas de prevención que nos permitan minimizar sus efectos. Los diversos estudios de previsión de riesgos efectuados por Ayala et al. (1987), estiman que en el período 1986-2016, las pérdidas económicas totales (hipótesis de riesgo máximo), alcanzarán, en el Estado español, la cifra de 8,1 billones de pesetas (sí se estima la hipótesis de riesgo medio esta cifra oscila en torno a los 4,9 billones). En el caso del País Vasco, esta cifra supondrá alrededor de 570.000 millones de pesetas en 30 años, con un coste por persona que puede oscilar entre las 4.000 y 7.300 pesetas anuales (Ayala et al., 1988). La metodología utilizada para su elaboración se basa en las aportaciones del "Master Plan for California" (1973), adecuadas a la realidad de la Comunidad Autónoma (Edeso et al., 1987 y trabajos efectuados por la Diputación en la década de los 80). Los riesgos considerados son los movimientos en masa y las inundaciones, ya que el vulcanismo, los seísmos, la expansión de suelos arcillosos y los tsunamis, no tienen incidencia en nuestra Comunidad. a.- Movimientos en masa o movimientos de ladera Los movimientos en masa pueden considerarse como uno de los mecanismos erosivos más importantes que afectan a las laderas que articulan el País Vasco. La evaluación del grado de riesgo o de la susceptibilidad al movimiento de una ladera, se ha efectuado considerando la siguiente tipología de movimientos: deslizamientos, desprendimientos, vuelcos, pandeos, hundimientos, y flujos del tipo solifluxión (coladas de barro, aludes de derrubios, etc.). La elaboración de este tipo de documentos requiere la asignación de un grado de riesgo/peligrosidad a cada una de las litologías y formaciones detríticas superficiales, estableciéndose cinco categorías distintas: a.- Riesgo Nulo b.- Riesgo Bajo c.- Riesgo Medio d.- Riesgo Alto e.- Riesgo muy Alto Para definir las laderas según su inestabilidad se han considerado los siguientes factores: * Factores litológicos y recubrimientos detríticos superficiales * Factores Topográficos: Pendientes * Factores Estructurales: Discontinuidades y zonas de debilidad * Usos del Suelo y Vegetación * Modificaciones Antrópicas: Núcleos Urbanos, Carreteras, etc. Los factores litológicos (afloramientos rocosos y formaciones detríticas superficiales) pretenden asignar un grado de estabilidad/inestabilidad a cada una de las litologías existentes en el municipio de Oñati, realizando para ello un exhaustivo trabajo de campo consistente en cartografiar, medir e identificar los distintos movimientos en masa desarrollados sobre las diversas formaciones litológicas. Tras esta fase de trabajo de campo, agrupamos las distintas litologías en cinco categorías, en función del número e importancia de los movimientos desarrollados sobre ellas. * Materiales de muy alta estabilidad (A) * Materiales de alta estabilidad (B) * Materiales de estabilidad moderada (C) * Materiales de baja estabilidad (D) * Materiales de muy baja estabilidad (E) Una vez asignado el grado de estabilidad a cada una de las litologías que configuran el espacio considerado, hemos cruzado esta información con la contenida en el mapa de pendientes, agrupadas éstas según los siguientes intervalos (0-10, 10-20, 20-30, 30-50, 50-100 Y > 100%). Una vez elaborada la información litológica y topográfica superponemos ambos documentos y, mediante la aplicación de una matriz básica de cualificación del territorio, asignamos a cada zona un grado de riesgo concreto.
1. Riesgo Nulo 2. Riesgo Bajo 3. Riesgo Medio 4. Riesgo Alto 5. Riesgo Muy Alto Estos valores se ven modificados por la cobertera vegetal/usos del suelo, pudiendo diferenciarse cuatro de tipos de cubierta: a.- Zonas ocupadas por vegetación arbórea cuya finalidad es la conservación. Disminuyen el grado de riesgo en una unidad. b.- Repoblaciones forestales y formaciones boscosas susceptibles de ser taladas (repoblaciones forestales de turno corto). Aumentan el grado de riesgo en una unidad. c.- Zonas sin vegetación y áreas cultivadas. Suponen un incremento de una unidad en el grado de riesgo en aquellos lugares donde la pendiente oscila entre el 20 y el 30%. El incremento es de dos unidades cuando se supera el 30% y permanece invariable por debajo del 20%. d.- El resto de las formaciones vegetales (prebrezales, helechales, matorrales, etc.), no alteran el grado de riesgo. Al margen de estos factores existen una serie de elementos y circunstancias que pueden suponer una modificación de la categoría de riesgo asignado a un espacio concreto. Incrementan el riesgo en una unidad. * Semicoincidencia entre rumbo y buzamiento de la formación geológica y de la ladera, en menos de 30°. * Laderas afectadas por procesos de socavación basal * Laderas situadas por encima de una excavación artificial en la que existen procesos de inestabilidad. * Laderas que presentan fenómenos de inestabilidad repetidos y no están dentro de las categorías 4 ó 5. * Puntos de concentración de agua y zonas de encharcamiento * Márgenes de los ríos afectados por procesos de erosión lateral * Laderas en las que se detectan movimientos lentos generalizados * Zonas afectadas por discontinuidades: fracturas, contactos litológicos, esquistosidad, etc. La existencia de núcleos urbanos también condiciona la estabilidad de las laderas, puesto que en estas zonas son frecuentes los desmontes y rellenos antrópicos que alteran las condiciones iniciales de equilibrio, incrementando en un grado el riesgo. Toda esta información se plasma en el Mapa Sintético de Riesgos Potenciales utilizando en su elaboración procedimientos automáticos o semiautomáticos. b.- Riesgo de inundación Los riesgos de inundación se han evaluado a partir de la cartografía de los rellenos aluviales de fondo de valle, puesto que la ausencia de aforos hidrográficos nos impide aplicar otro tipo de metodologías. También se ha tenido en cuenta la altura alcanzada por las aguas durante las inundaciones de agosto de 1983 y octubre de 1954. c.- Síntesis y discusión Los resultados obtenidos se plasman en el cuadro y en el mapa adjunto.
Tal y como se advierte en este cuadro y en el mapa correspondiente, las zonas susceptibles de experimentar problemas de estabilidad (grupo 4 y 5), representan el 14,01 % de la superficie analizada, mientras que el riesgo medio afecta al 39,82%, cifra relativamente importante. Las áreas críticas se sitúan, fundamentalmente, en el sector septentrional del municipio, coincidiendo con afloramientos de niveles margosos, muy alterados y dominados por pendientes importantes. La cubierta vegetal está integrada por especies de rápido crecimiento, orientadas a la explotación maderera mediante cortas a hecho, lo que incrementa la posibilidad de que puedan producirse procesos de inestabilidad. Otras zonas peligrosas se localizan en la cabecera de los diversos arroyos que drenan el municipio (sobre todo los ubicados en el sector meridional), ya que estos enclaves presentan elevados volúmenes de precipitación, fuertes pendientes topográficas y, en ocasiones estructurales, así como litologías relativamente inestables. Por el contrario, las zonas más estables en lo que a movimientos en masa se refiere son los fondos de valle (pendientes inferiores al 20%), junto con los espacios dominados por afloramientos calizos masivos, escasamente fisurados y tectonizados (calizas arrecifales urgonianas de Orkatzategi, Araoz, Aitzkorri, etc.). Por último, el riesgo de inundación afecta al 3,24% del municipio (3,47 km²), siendo el fondo de valle del río Oñati el más problemático (sobre todo a partir del núcleo urbano). 7. ESTIMACIÓN DE LA TASA DE EROSIÓN HÍDRICA El cultivo, con fines comerciales, de especies de rápido crecimiento en amplias zonas del territorio histórico de Gipuzkoa, ha transformado profundamente la fisonomía del paisaje natural, introduciendo una serie de elementos nuevos que han alterado las características geomorfológicas, hidrológicas, edáficas y botánicas de las áreas afectadas. La sustitución traumática de unas especies por otras, no supone, en si misma, un problema geomorfológico grave, aunque las técnicas de acondicionamiento que acompañan a esta sustitución alteran drásticamente, -en muchos casos-, la estabilidad de las laderas, favoreciendo su destrucción. Con el fin de garantizar la rentabilidad económica de la plantación se evita la competencia con cualquier otra especie vegetal, lo que se consigue utilizando técnicas agresivas que destruyen el suelo (subsolado lineal empleando rippers que roturan la ladera siguiendo la línea de máxima pendiente) e incluso llegan a fragmentar el sustrato rocoso subyacente. Todas estas labores van acompañadas de la tala de la vegetación primitiva, destoconado y retirada de la vegetación muerta, lo que supone la desaparición del suelo y de su cubierta vegetal, quedando éste expuesto a los agentes morfoclimáticos. Al coincidir todas estas transformaciones con el período más lluvioso del año (otoño-principios del invierno), se producen importantes procesos erosivos, así como numerosos movimientos en masa de índole muy diversa. Existen diversos procedimientos y métodos para evaluar la tasa de erosión de un suelo, pero de todos ellos, es quizás la Ecuación Universal de Pérdida de Suelo (USLE), la más aceptada entre las personas encargadas de la gestión de cuencas con fines de producción o de conservación. Dada la validez de este método para estimar la pérdida de suelo debido a la acción hídrica, la ecuación ha sido empleada en todo el mundo para numerosos propósitos y para muy diferentes condiciones. Los resultados obtenidos serán contrastados y ajustados con las mediciones efectuadas "in situ" en las diversas parcelas experimentales instaladas. Esta ecuación se define mediante la siguiente expresión: A = 2,24. R. K. S. L. C. P Siendo A la pérdida de suelo por unidad de superficie (t ha-1) R es el factor lluvia. Mide la fuerza erosiva de una lluvia considerada, es decir, es el índice de erosión pluvial (J. m-2 cm hora-1). K es el factor erosionabilidad del suelo (t m². hora/ha.J.cm.). L es el factor longitud de pendiente. S es la pendiente. C es el factor cultivo. P son las prácticas de conservación. 7.1. Desarrollo de las variables 7.1.1. Indice de erosión pluvial: factor R Se define como el producto de la Energía Cinética de un aguacero por su máxima intensidad en 30 minutos. Con este factor se mide la erosionabilidad de los aguaceros o el denominado Índice de erosión pluvial. E = 210,2+89log10I (Intensidad de la lluvia en el período considerado) Su determinación requiere la utilización de datos procedentes de un pluviógrafo, lo que no es posible ya que no existe ninguno en la zona objeto de nuestro estudio. Sin embargo, ICONA (1988), ha desarrollado un procedimiento de cálculo que emplea los datos de los pluviómetros totalizadores (la correlación es excelente, r: 0,9763): R = e-0,834(PMEX)1,314(MR)-0,388(F24)0,563 Siendo PMEX el valor de la media anual de la máxima lluvia mensual (mm). MR es la precipitación media del período octubre-mayo F24 es el valor medio de los cocientes entre la lluvia máxima en 24 horas de cada año, elevada al cuadrado, y la suma de las máximas en 24 horas de todos los meses de ese mismo año. e es la base de los logaritmos neperianos Hemos aplicado esta fórmula a los observatorios de Eibar y Legazpia (período 1946-1992), obteniendo los siguientes resultados: 258 y 278, respectivamente. Los registros de Oñati no han podido ser utilizados ya que cubren un lapso temporal reducido, mientras que los de Aránzazu no se ajustan a la realidad pluviométrica del municipio. 7.1.2. Índice de erosionabilidad del suelo: factor K. El factor K determina el índice de erosionabilidad mediante la siguiente expresión: 100K = 10-4. 2,71M1,14(12-a)+4,2(b-2)+3,23(c-3) Siendo M el producto del porcentaje de partículas de suelo comprendidas entre 0,02-0,01 mm de diámetro (en %), por el porcentaje de partículas de suelo comprendidas entre 0,02-2 mm. de diámetro, expresado igualmente en % o lo que es igual a 100 menos el tanto por ciento de arcilla de la muestra. a es el porcentaje de materia orgánica b es la estructura del suelo codificada de la manera siguiente
7.1.3. Factor Topográfico L.S El factor topográfico (LS) depende del declive y de la pendiente de la ladera. Es el parámetro más difícil de evaluar, aunque habitualmente se utilizan las siguientes expresiones: L = (λ/22,1)m L.S = (l/22,1)0,3 [(0,43+0,35s+0,043s²)/6,613] Esta fórmula se aplica para pendientes menores del 9% y longitudes de declive inferiores a los 350 metros. Si las pendientes superan el 9% y cualquier longitud de declive, la ecuación a aplicar es: LS = (λ/22,1)0,3 (s/9)1,3 siendo λ la longitud del declive en metros y s la pendiente en % Un procedimiento sencillo de cálculo es el utilizado por la Cátedra de Hidráulica e Hidrología de la Escuela Técnica Superior de Ingenieros de Montes (Madrid). Este estudio ha permitido la elaboración de una tabla que nos permite asignar directamente a una ladera el valor del factor L.S.
7.1.4. Factor cultivo o/y factor vegetación C Su determinación se ha efectuado a partir de las tablas publicadas por Wischmeier (1.978) que definen los valores de C para los tipos más comunes de cultivos, así como de las áreas forestales. - Arbolado denso: 0,001-0,003 - Arbolado forestal clareado: 0,003-0,009 - Arbolado muy clareado (25-60%): 0,041 - Matorral con buena cobertura: 0,003-0,013 - Matorral ralo y eriales: 0,20-0,013 - Cultivos anuales y herbáceos: 0,25 - Prados de la Cornisa Cantábrica: 0,15 - Plantas herbáceas y matojos (100%): 0,003 - Plantas herbáceas y matojos (60%): 0,035 - Cubierta escasa (60%): 0,15-0,09 - Cubierta inapreciable: 0,45 7.1.5. Factor prácticas de conservación de suelos: P En la zona estudiada no se han observado prácticas de este tipo, por lo que este factor no se ha considerado. 7.2. Síntesis y discusión La elaboración del mapa de estados erosivos según el modelo USLE se realiza por medio de la superposición (análisis espacial pixel a pixel) de los diversos mapas elaborados con los factores reseñados anteriormente (K, L.S, C, R). Para ello hemos utilizado el SIG IDRISI (raster), el cual nos permite manejar y analizar importantes volúmenes de información, así como plasmar gráfica y numéricamente los resultados del análisis. Con todo ello pretendemos elaborar la cartografía de las zonas afectadas por los distintos grados de destrucción de suelos, agrupando los valores en una serie de intervalos que nos permitan localizar, de forma rápida y precisa, las zonas de máximo riesgo. Los niveles de pérdidas de suelo considerados son los siguientes
El límite de erosión aceptado internacionalmente como admisible oscila en torno a las 10-12 Tm/ha/año, aunque creemos que en zonas húmedas esta cifra puede elevarse hasta las 25 Tm/ha/año. Por encima de esta cifra no se garantiza la conservación de los suelos, ya que la destrucción es más rápida que la creación de suelo. Los resultados obtenidos se plasman en el cuadro y en el mapa adjunto. El 92,35% del territorio analizado no presenta problemas graves de erosión, y tan solo el 3,2% (unos 3,4 km²), tienen pérdidas importantes de suelo. En todos los casos, son zonas sometidas a cortas a hecho que han sufrido destoconado, retirada de la vegetación muerta y arado de la superficie mediante el empleo de maquinaria pesada. Suelen estar dominadas por pendientes fuertes y presentan litologías o recubrimientos favorables al desmantelamiento erosivo. En situaciones alarmantes se encuentran otros 4,8 Km² (erosión media).
Por último, las mediciones efectuadas en diversas parcelas experimentales reflejan los siguientes resultados:
* T: Son parcelas en las que únicamente se han efectuado labores de tala * TE: Parcelas sometidas a tala y extracción de los tocones * TES: Parcelas taladas, extracción de tocones y subsolado profundo * AC: Acumulación de material suelto sobre la parcela Los cálculos efectuados mediante la aplicación de la USLE y las mediciones efectuadas en distintas parcelas experimentales (Edeso et al, 1993, inédito), presentan un ajuste bastante importante, aunque se observa una cierta tendencia a obtener valores ligeramente exagerados en el caso de la Ecuación Universal de Pérdidas de Suelo. En definitiva, el análisis del mapa adjunto nos muestra la existencia de acusados contrastes entre los porcentajes de superficie afectada por distintos grados de erosión. Las zonas con escasa incidencia erosiva cubren la mayor parte de la zona de estudio, mientras que los enclaves sometidos a procesos erosivos medios, altos o críticos se sitúan en enclaves que han perdido o que carecen de vegetación, pudiendo destacar, los espacios sometidos a cortas a hecho (modernos o antiguos), las áreas rocosas sin vegetación, las zonas incendiadas y los enclaves degradados, parcialmente cubiertos por tapices vegetales discontinuos. En definitiva, los factores que controlan los procesos erosivos son los siguientes: 1. Ausencia de masas arboladas. La masiva ocupación por parte de especies de turno corto y la periódica tala que dichas especies experimentan, se traducen en elevadas pérdidas de suelo, sobre todo si una vez eliminada la cubierta vegetal se efectúan labores agresivas de acondicionamiento de la ladera con el fin de garantizar una nueva repoblación. 2. Fuertes pendientes. El 67,82 % del espacia considerado está dominado por pendientes superiores al 30% (el 95,03% supera el 20%), lo que nos indica que estamos ante una topografía abrupta, dominada por laderas pronunciadas que favorecen los procesos erosivos (incremento de la velocidad del agua de escorrentía). 3. Acusada torrencialidad de la zona. No hay que olvidar que estamos en una zona montañosa, donde tienen su nacimiento una serie de arroyos y torrentes que salvan un desnivel importante en unos pocos kilómetros En definitiva, parece evidente que el mantenimiento de una cubierta forestal en las zonas más críticas del municipio sería suficiente para minimizar e incluso eliminar los procesos erosivos relacionados con la erosión hídrica. La modificación de las técnicas de explotación forestal y la no utilización de técnicas agresivas de acondicionamiento del suelo, son tareas necesarias con el fin de preservar los suelos existentes en la zona analizada. Pese a todo, la situación del valle del Oñati es bastante buena no detectándose excesivos problemas en lo que a erosión se refiere. Algo peor es la situación respecto a los movimientos en masa, aunque esta tampoco es alarmante. 8. BIBLIOGRAFÍA 1. ALBERTO, F. (1.989). Consideraciones edáficas sobre la reforestación en el Pirineo aragonés. En: Evolución ecológica de las áreas reforestadas en el Pirineo Aragonés. C.S.I.C. Informe para la Diputación General de Aragón (Inédito). 2. ALFORSJ.; BURNETT, J.L.; GAY, T.E. (1973). Urban geology. Master Plan for California; the nature, magnitude and cost of geologic hazards in California and recommendations for their mitigation". En Bulletin of Calif. Div. of Mines and Geology, nº 198. California. Division of Mines and Geology. California. 3. ARANZADI, S.C. (1.980). Estudio ecológico y económico de las repoblaciones de coníferas en el País Vasco. Sociedad de Ciencias Aranzadi y Caja Laboral Popular, 3 tomos. Bilbao. 4. ARNAEZ, J. (1.984). 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