BOSQUE 21(1): 45-56, 2000

Intercepción de las lluvias por la cubierta de bosques y efecto en los caudales de crecida en una cuenca experimental en Malalcahuello, IX Región, Chile* Forest canopy interception and effects on peak flows in an experimental c a t c h m e n t at

Malalcahuello, IX Region, Chile

ANDRES IROUME 1

1

, ANTON HUBER

2

Instituto de Manejo Forestal, Universidad Austral de Chile, Casilla 567, Valdivia, Chile. 2

Instituto de Geociencias, Universidad Austral de Chile, Casilla 567, Valdivia, Chile.

SUMMARY The effect of forest cover on rainfall distribution and runoff generation processes was studied in an area in the Andes mountains, in the IX Region of Chile. Rainfall distribution was studied in two plots under two different forests and the effect of vegetation cover on discharge in an experimental catchment was analyzed using simulation models. Precipitation for the hydrological year April 1998-March 1999 was 1346 mm, corresponding to 57% of the annual long-term average for the area. Throughfall and stemflow were 66 and 8% for a native forest site and 60 and 6% for a Douglas Fir plantation, respectively, of the total 12 months precipitation. These figures reflect the lower interception capacity of the native forest canopy as compared to that of the Douglas Fir plantation. During the study period, 350 mm for the native forest and 453 mm for the Douglas Fir plantation, (26 and 34%, respectively, of the total rainfall), were excluded from the runoff generation process through evaporation of intercepted water. Potential reductions in peak flows related to canopy interception losses were detected at the experimental catchment. However, the studied events corresponded with low return period storms, which were mostly affected by the reduction of available water at the ground level. These results show the importance of forest vegetation cover in rainfall redistribution, interception and runoff generation processes. Key w o r d s : rainfall distribution, canopy interception losses, peak flows.

RESUMEN El efecto de una cubierta de bosques en los procesos de redistribución de lluvias y de generación de caudales se está estudiando en un sector de la Cordillera de los Andes, en la IX Región de Chile. La redistribución de lluvias se estudia en dos parcelas bajo diferentes tipos de bosque, y el efecto del tipo de cubierta vegetal en los caudales se analiza usando un modelo de simulación en una cuenca experimental. La precipitación para el año hidrológico abril 1998-marzo 1999 fue de 1.346 mm, que es el 57% de la precipitación anual promedio para el área de estudio. La precipitación directa y el escurrimiento fustal fueron de 66 y 8% para la parcela de bosque nativo y de 60 y 6% para Pino Oregón, respectivamente, de la precipitación incidente. Estos valores reflejan la menor capacidad de intercep­ ción que tiene el dosel de bosque nativo comparada con el Pino Oregón. Durante el período de estudio, 350 mm para bosque nativo y 453 mm para Pino Oregón, que corresponden al 26 y 34%, respectivamente, de la precipita­ ción total incidente, han restado por evaporación del agua interceptada del proceso de generación de escorrentías. Comparando con una situación de cubierta de tipo pradera o vegetación baja se han detectado reducciones poten­ ciales en los caudales de crecida en la cuenca experimental por la intercepción de las lluvias por parte de una cubierta de bosques. Sin embargo, los eventos estudiados corresponden a tormentas con períodos de retorno bajos, que son justamente los que en mayor medida se ven afectados por la reducción de los aportes de lluvia a nivel del suelo. Estos resultados muestran la importancia de la cubierta de bosques en los procesos de redistribución de lluvias, intercepción y generación de las escorrentías. Palabras clave: redistribución de lluvias, perdidas por intercepción, caudales de crecida.

* Financiado por la Dirección General de Aguas.

45

A N D R E S IROUME, ANTON HUBER

INTRODUCCION

la resistencia a e r o d i n á m i c a de la superficie de la cubierta vegetal es m e n o r q u e sobre el a g u a c o m o

La cantidad de precipitación que llega a la su­

r e s u l t a d o de la m a y o r r u g o s i d a d de la v e g e t a ­

perficie del terreno d e p e n d e en gran m e d i d a del

ción. En este tipo de c l i m a s , y en c o n d i c i o n e s

tipo y densidad de la cubierta vegetal. Esta cubier­

e x p u e s t a s a los vientos, las p é r d i d a s p o r inter­

ta intercepta parte de la precipitación y la almace­

cepción d e s d e áreas de b o s q u e s p o d r í a n llegar a

na t e m p o r a l m e n t e sobre la superficie de las hojas

duplicar las tasas de transpiración de las m i s m a s

y r a m a s , de d o n d e es devuelta a la atmósfera por

(Calder 1992). En estas c o n d i c i o n e s , las p é r d i d a s

e v a p o r a c i ó n . Intercepción es aquella parte de la

p o r intercepción d e s d e las c u b i e r t a s de b o s q u e

precipitación q u e es a l m a c e n a d a t e m p o r a l m e n t e

d o m i n a n los c a m b i o s en la p r o d u c c i ó n de a g u a

sobre la superficie de las hojas y r a m a s , mientras

(Fahey 1994).

que pérdida por intercepción corresponde a la eva­

En esta temática se e n m a r c a la investigación

poración del a g u a a l m a c e n a d a en las copas (Shaw

sobre los procesos de pérdidas por intercepción de

1996).

las lluvias por la cubierta vegetal y de redistribución

L o s tres principales c o m p o n e n t e s del proceso

d e las p r e c i p i t a c i o n e s i n c i d e n t e s s o b r e m a s a s

de redistribución de las precipitaciones incidentes

boscosas en la Reserva Forestal de M a l a l c a h u e l l o

a una área cubierta de vegetación son: pérdida por

en la IX Región, la que, a d e m á s , c o n t e m p l a la

intercepción, o la cantidad de agua retenida por

evaluación del impacto de las pérdidas por inter­

las plantas, y que es luego evaporada o absorbida

cepción en el balance y el r e n d i m i e n t o hídrico de

por las plantas; precipitación directa, también co­

cuencas boscosas.

n o c i d a c o m o infiltración a través del follaje o llu­

Este d o c u m e n t o entrega los resultados, para el

via bajo el dosel, que es aquella parte de la preci­

a ñ o h i d r o l ó g i c o abril 1 9 9 8 - m a r z o 1999, de la

pitación que alcanza al suelo a través de las copas

cuantificación de la redistribución de las precipita­

o los claros, o bien m e d i a n t e el goteo de las hojas,

ciones y de los m o n t o s de a g u a interceptada para

r a m a s y fustes; y escurrimiento fustal, o el agua

dos tipos de cobertura de b o s q u e s . A d e m á s , se

q u e escurre por las hojas y ramas hasta alcanzar el

analiza el efecto de la intercepción de las lluvias

tronco principal, y luego escurre por su superficie

por las diferentes cubiertas en los p r o c e s o s de

h a s t a a l c a n z a r el s u e l o ( S h a w

1996, W a r d y

R o b i n s o n 1989). Las pérdidas por intercepción desde una cubierta

generación de algunos eventos de crecidas selec­ cionados para el caso de la cuenca experimental del estero Tres Arroyos.

de bosques fueron consideradas por m u c h o tiem­

En esta investigación se postula q u e las pérdi­

po c o m o un substituto a otro tipo de pérdidas por

das por intercepción desde m a s a s b o s c o s a s p u e ­

evaporación q u e de todas maneras hubieran ocu­

den ser una parte importante de las precipitaciones

rrido en un área determinada que hubiera estado

incidentes, y que las diferencias entre los p r o c e s o s

cubierta de vegetación, pues se p e n s a b a que la

de redistribución de las lluvias en distintos rodales

energía utilizada para evaporar el agua almacena­

se deben a las características propias de los b o s ­

da en la vegetación estaría disponible para evapo­

ques. A d e m á s , que p o r su capacidad de interceptar

rar a g u a d e s d e el suelo o superficies libres.

parte de las lluvias, la presencia de b o s q u e s en las

Esto de alguna m a n e r a ocurre en zonas con cli­ m a s tropicales y t e m p l a d o - s e c o s , donde el proceso

cuencas de m o n t a ñ a tiende a atenuar la m a g n i t u d de las crecidas.

de evaporación está regulado por la disponibilidad de energía proveniente de la radiación solar, por las características de las precipitaciones y por la

MATERIAL Y METODOS

disponibilidad de agua a l m a c e n a d a en el suelo. Sin e m b a r g o , en zonas con climas t e m p l a d o h ú m e d o s se r e c o n o c e q u e parte, si no toda, la pér­

Caracterización

del área

de

estudio.

El

área

de

estudio se ubica en la R e s e r v a Forestal M a l a l ­

dida por intercepción representa una adición neta

cahuello, en la IX Región de la Araucanía, provin­

a las p é r d i d a s p o r e v a p o r a c i ó n d e s d e c u e n c a s

cia de Malleco, c o m u n a s de Curacautín y L o n ­

(Calder 1992, W a r d y Robinson 1989). La tasa de

quimay, al interior cordillerano del río Cautín, j u n t o

p é r d i d a por evaporación del agua interceptada por

a la localidad h o m ó n i m a en la vertiente sur del

la cubierta vegetal excede la evaporación poten­

Volcán L o n q u i m a y , en las cercanías de la c u e n c a

cial de u n a superficie libre de agua, debido a que

experimental del estero Tres A r r o y o s .

46

REDISTRIBUCION DE LLUVIAS, PERDIDAS POR INTERCEPCION, CAUDALES DE CRECIDA

La c u e n c a experimental del estero Tres Arro­

grafo a c a m p o abierto. El pluviógrafo está instala­

yos se localiza geográficamente entre las 38°25.5'

do en la estación m e t e o r o l ó g i c a base de M a l a l ­

y 3 8 ° 2 7 ' de latitud sur y los 71°32.5' y 7 1 ° 3 5 ' de

cahuello, y sus características se detallan en Di­

longitud oeste. El sistema hidrográfico principal

rección General de A g u a s (1998). Es un e q u i p o

está c o n f o r m a d o por el estero del m i s m o n o m b r e

digital de registro cada 3 minutos y con una a u t o ­

con u n a c u e n c a de 596.3 ha de superficie (Direc­

n o m í a del a l m a c e n a d o r de información de aproxi­

ción General de A g u a s 1998).

m a d a m e n t e 1.5 a 2 m e s e s .

M a y o r e s detalles de las características topográ­

En ambas parcelas experimentales la precipita­

ficas, geomorfológicas, climáticas y de suelos del

ción directa, o precipitación que alcanza al suelo a

área de estudio y de la cuenca del estero Tres

través de las copas o los claros o por goteo de las

A r r o y o s pueden verse en I r o u m é (1997) y Direc­

hojas, ramas y fustes, es captada por canaletas

ción General de A g u a s (1998).

metálicas en forma de " V " , que conducen el a g u a a un equipo digital de registro continuo d o t a d o de cuantifi­

un l o g g e r p a r a a l m a c e n a r la i n f o r m a c i ó n . L a s

cación de la redistribución de precipitaciones por

canaletas poseen un área de captación de 3 m 2

parte de la cubierta de bosques se hace en dos par­

para bosque nativo y de 2.5 m 2 para plantación.

Redistribución

de

precipitaciones.

La

celas, una bajo bosque nativo y otra bajo una plan­ tación de Pseudotsuga menziesii (Pino Oregón). La parcela de investigación bajo B o s q u e Nati­

Para captar el agua que escurre por las hojas y ramas hasta alcanzar el tronco principal, y luego escurre por su superficie hasta alcanzar el suelo

vo, de 6 0 0 m 2 , se ubica en un rodal del tipo fores­

(escurrimiento fustal), se anillaron los árboles cer­

tal R o b l e - R a u l í - C o i h u e . El estrato superior alcan­

canos a la canaleta metálica en a m b a s parcelas

za hasta los 35 m de altura y está conformado por

experimentales. Se usaron collares plásticos ajus­

Raulí

(Nothofagus

alpina)

y

Coihue

(Nothofagus

tados en espiral alrededor de los troncos, conecta­

dombeyi), el estrato m e d i o de 20 m de altura está

dos a tubos de P V C a otro equipo digital de regis­

d o m i n a d o por T e p a (Laurelia philippiana) y algu­

tro continuo, dotado de un logger para a l m a c e n a r

nos individuos de Nothofagus alpina, y finalmen­

la información. Para la parcela bajo B o s q u e Nati­

te, el estrato inferior está formado por Chusquea

vo se anillaron 11 árboles individuales (7 C o i h u e s

culeou,

y 4 Raulíes), mientras que en la plantación de Pino

Azara

Berberís lanceolata,

chilensis,

linearifolia, Fuchsia

Blechnum

Berberis

darwinii,

magellanica,

Ozmorhiza

En la figura 1 p u e d e apreciarse un detalle con

oficinale. El suelo está cubierto por una hojarasca

las instalaciones de registro de la precipitación

de a p r o x i m a d a m e n t e 3 cm de espesor y la regene­

directa (canaleta) y escurrimiento fustal (collares

ración

ajustados a los fustes).

de

Laurelia

philippiana

y

Oregón se incluyeron 12 árboles.

Taraxacum

es

astatum

y

Nothofagus

alpina. La cobertura m e d i a del estrato arbóreo es de un 8 8 % , en la cual participan Raulí, sin super­

Registros

posición de copas en un 2 5 % , C o i h u e en un 5 6 %

estero Tres Arroyos. D e s d e enero de 1998, 5 9 6 . 3

y T e p a en un 7 % . La superficie m e d i a de copa por árbol de la parcela es de 25.4 m 2 .

ha de la cuenca del estero Tres A r r o y o s están sien­

La parcela bajo Pino O r e g ó n es de 560 m 2 y se

ubicada a una cota de 1.080 m s n m , d o n d e se re­

hidrometeorológicos

en

la

cuenca

del

do m o n i t o r e a d a s en u n a estación f l u v i o m é t r i c a

localiza en un rodal de 27 años de edad que fue

gistra el nivel de aguas del cauce, y c u y a informa­

r a l e a d o en 1993, hasta su densidad actual de 1.100

ción permite calcular los caudales (Dirección G e ­

árboles/ha, oportunidad en que se efectuó una poda

neral de A g u a s 1998).

a un 5 0 % de la altura total (6 m a p r o x i m a d a m e n ­ te). Presenta individuos aislados de

La precipitación en la c u e n c a se obtiene de tres

Cupressus

pluviógrafos distribuidos en el área de estudio. El

macrocarpa, plantados el m i s m o año y algunos de

primero se ubica a una cota de 1.000 m s n m en la

Nothofagus alpina,

r e m a n e n t e s del b o s q u e origi­

estación base de Malalcahuello, c u y o s registros se

nal. En esta parcela la cobertura m e d i a del estrato

utilizan para el estudio de redistribución de preci­

arbóreo es de un 9 7 . 5 % , participando R a u l í sin

pitaciones. El segundo, opera desde enero de 1998

superposición en un 1.9%. La superficie m e d i a de

y se localiza en la estación fluviométrica. Final­

c o p a p o r árbol de Pino Oregón es de 14.1 m 2 .

m e n t e , el último opera desde enero de 1999 c o m o

L o s registros de precipitación total o incidente son registrados en forma continua con un pluvió­

parte de u n a estación m e t e o r o l ó g i c a a u t o m á t i c a a una cota de 1.270 m s n m . 47

A N D R E S IROUME, ANTON HUBER

Figura 1. I n s t a l a c i o n e s p a r a la c a p t u r a de la p r e c i p i t a c i ó n directa y el e s c u r r i m i e n t o fustal. Installations to capture throughfall and stemflow.

Metodología general para el análisis de la redistribución de las precipitaciones. La precipi­ tación neta (Pn), q u e es aquella parte de la preci­ pitación incidente a u n a m a s a b o s c o s a q u e llega finalmente al suelo forestal, se determina m e d i a n ­ te la relación (Huber y O y a r z ú n 1984): P n = P d + Pf

La m e d i c i ó n directa de P, Pd y Pf en c a d a u n a de las parcelas p e r m i t e n calcular los valores de Pn e Ic para los dos tipos de cubierta de b o s q u e s . Se relaciona el c o m p o r t a m i e n t o de la Intercep­ ción (Ic), tanto en mm c o m o en porcentaje de P, con la precipitación total. Evaluación

del

impacto

de

las pérdidas por

inter­

cepción en los caudales de crecida. La evaluación d o n d e Pd es la p r e c i p i t a c i ó n d i r e c t a y Pf el escurrimiento fustal. L a s pérdidas p o r intercepción (Ic), q u e es la cantidad de la lluvia interceptada p o r las copas y troncos de los árboles y luego evaporada, se deter­ m i n a n a partir de la relación (Huber y O y a r z ú n 1984):

de la simulación de h i d r o g r a m a s de crecida en la c u e n c a del estero Tres A r r o y o s . Se analizaron 7 eventos correspondientes a los días 18 y 29 de j u n i o , 7, 12 y 18 de agosto, 9 de septiembre y 27 de d i c i e m b r e de 1998, cuyas características princi­ pales se r e s u m e n en el c u a d r o 1.

Ic = P - (Pn) Ic = P - (Pd + Pf) siendo P la precipitación incidente. 48

del i m p a c t o de las pérdidas se realiza p o r m e d i o

P a r a simular los caudales m á x i m o s se utilizó un m é t o d o b a s a d o en la curva n ú m e r o ,

y p a r a la

generación de los h i d r o g r a m a s de crecida el m é t o ­ do de Santa Bárbara, descritos en m a y o r detalle en Dirección General de A g u a s ( 1 9 9 8 , 1999).

REDISTRIBUCION DE LLUVIAS, PERDIDAS POR INTERCEPCION, CAUDALES DE CRECIDA

CUADRO 1 Caracterización de los eventos seleccionados. Characterization of the studied events.

Evento

1 2 3

P (mm)

Intensidad media (mm/h)

Pd

Pn 1

Pf

(mm) Nat 2 Ore 3

(mm)

Duración

(mm)

Nat 2

Ore 3

(h)

Nat 2

Ore 3

18/06/98

9.6

1.0

7.4

5.8

0.8

0.7

8.2

6.5

10

29/06/98

20.3

1.7

15.6

15.5

1.3

1.2

16.9

16.7

12

07/08/98

28.5

0.9

22.2

18.6

2.6

1.7

24.8

20.3

32

12/08/98

17.0

0.8

8.7

8.3

1.8

1.1

10.5

9.4

21

18/08/98

27.3

1.3

19.4

18.4

2.1

1.7

21.5

20.1

21

09/09/98

72.4

1.4

59.8

45.6

8.0

6.6

67.8

52.2

50

27/12/98

127.6

4.9

110.5

77.9

8.6

7.0

119.1

85.0

26

Pn (precipitación neta) = Pd + Pf. Nat = Parcela bajo bosque nativo. Ore = Parcela bajo Pino Oregón.

Sin vegetación, toda la precipitación está dispo­

RESULTADOS Y DISCUSION

nible para la generación de escorrentía. Bajo bos­ que, sólo la precipitación neta, es decir, la precipi­

Redistribución

tación a c a m p o abierto, m e n o s las pérdidas por

mensuales de P, Pf, Pd y los valores calculados de

de

precipitaciones.

Los

registros

intercepción, participa c o m o aporte a la genera­

Ic para el año hidrológico abril 1998 a m a r z o de

ción de caudales (Meunier 1996).

1999 se presentan en el cuadro 2.

T o m a n d o c o m o base la cuenca Tres Arroyos,

D e s d e el 1 de abril de 1998 hasta el 31 de

se simulan caudales en tres escenarios distintos de

m a r z o de 1999 se registró un total de 1.346 m m ,

c u b i e r t a v e g e t a l d e l a c u e n c a : sin v e g e t a c i ó n

que corresponde a algo m á s del 5 7 % de la preci­

arbórea, con B o s q u e N a t i v o y con plantación de

pitación de un año hidrológico normal en el sector

Pino O r e g ó n . Para cada condición se a s u m i ó una

de Malalcahuello.

precipitación efectiva diferente. Para la condición

La precipitación directa en la parcela bajo B o s ­

" p r a d e r a " se consideró la precipitación a c a m p o

que Nativo fue un 6 6 % de la precipitación total,

abierto (o incidente al nivel superior de las copas

en el r a n g o entre 60 y 7 5 . 5 % e n c o n t r a d o p o r

del b o s q u e ) , mientras que para " N a t i v o " y

A u s s e n a c (1981) para Fagus sylvatica, pero infe­

" O r e g ó n " se consideró la precipitación neta (Pn),

rior al 7 4 % m e d i d o por Gutiérrez (1984) y Almizry

registrada por los instrumentos bajo estas cubier­

(1997) para bosques siempreverdes de Chile. P u e s ­

tas vegetales.

to que estas diferencias no parecen p o d e r explicar­

P a r a todas las simulaciones se usó un n ú m e r o

se por el nivel de cobertura de copas (Raulí pre­

de curva fijo que representa una situación de pra­

sente en la parcela de B o s q u e N a t i v o y Fagus

dera y un t i e m p o de concentración de la cuenca de

sylvatica pierden sus hojas en invierno, por lo q u e

0.9 horas de acuerdo a Dirección General de Aguas

deberían esperarse m a y o r e s m o n t o s de precipita­

(1998).

ción directa que en bosques s i e m p r e v e r d e s consti­

Se utilizó un n ú m e r o de curva fijo para aislar el

tuidos por especies perennes), sin d u d a se d e b e ­

efecto de las pérdidas por intercepción de cada

rían a las condiciones propias de las precipitacio­

cubierta vegetal de las otras variables que inciden

nes en los distintos sitios.

el proceso de transformación de precipitación en escorrentía.

El escurrimiento fustal (Pf)

registrado bajo

B o s q u e Nativo fue equivalente al 8% de la preci­ 49

A N D R E S IROUME, ANTON HUBER

CUADRO 2 Precipitación incidente (P), precipitación directa (Pd), escurnmiento fustal (Pf) y perdidas por intercepción (Ic)

mensuales y total para el año hidrológico, para ambas cubiertas de bosque.

Monthly and annual precipitation (P), throughfall (Pd), stemflow (Pf), and interception losses (Ic), for both forest covers.

Parcela bajo Pino Oregón

Parcela bajo Bosque Nativo Añ o Año hidrológico 19988 1999 199 1999

Abril 98 Ma>o 98 Junio 98 Julio 98 Agosto 98 Septiembre 98 Octubre 98 Noviembre 98 Diciembre 98 Enero 99 Febrero 99 Marzo 99 Total 1

P

1 m

p Pf

Pd

Ic

Pf

Pd

Ic

(mm)

(mm)

(mm)

(%P)

(mm)

(%P)

(mm)

(%P)

(mm)

(%P)

(mm)

(%P)

(mm)

(%P)

257 347 427 315 177 192 181 110 141

94 99 60 186 139 80 16 44 114 29 22 9

67 66 61 63 67 71 66 66 83 61 49 44

9 7 5 30 21 10 2

58 40 96

141 150 99 295 208 113 24 66 137 47 46 19

7 9 4 2 0

7 5 5 10 10 9 7 10 6 9 5 2

38 44 34 80 49 23 7 16 15 14 21 10

27 29 34 27 23 20 27 24 11 30 46 54

91 79 80 162 124 70 20 44 80 28 26 8

65 53 80 55 60 62 84 67 59 59 57 42

7 6 5 21 14 8 1 7 7 3 3 0

5 4 5 7 6 7 4 11 5 6 6 2

43 66 15 113 71 34 3 15 49 17 17 11

30 44 15 38 34 31 12 22 36 36 37 56

2341

1346

891

66

105

8

350

26

812

60

81

6

453

34

Pm : Precipitación media periodo 1988-1997, Estación Meteorologica Malalcahuello.

pitación total, inferior al r a n g o entre 16.5 y 16.9%

La plantación de Oregón presenta u n a precipi­

para Fagus sylvatica (Aussenac 1981), pero supe­

tación fustal del 6%, en el rango entre 1 y 1 0 . 8 %

rior a las cifras de 3.9 y

encontrados para otros bosques de coníferas

1.4%

para bosques

s i e m p r e v e r d e s de Chile (Gutiérrez 1984, Almizry

(Almizry

1997). En este caso, las diferencias entre Pf para

B o u l o n g e a t 1980, H o w a r d 1972).

1997, A u s s e n a c

1981, Aussenac y

estas especies latifoliadas se deben al t a m a ñ o de

Del análisis de los datos registrados durante la

c o p a s , morfología de r a m a s y troncos y también

investigación, se determinó la capacidad de satu­

características de las precipitaciones.

ración del dosel para B o s q u e Nativo: es del orden

La plantación de Oregón presentó un 6 0 % de

de 1.5 mm. Este valor es algo inferior a los 2.1

precipitación directa, es decir, m e n o r que el B o s ­

mm obtenidos por M e n z e l (1993) para un b o s q u e

que N a t i v o . En el sitio de la investigación, estas

del tipo siempreverde, que se caracteriza por estar

diferencias pueden explicarse por el carácter

constituido por especies p e r e n n e s y presentar una

d e c i d u o de Raulí, lo que reduce la cobertura de

m a y o r estratificación de copas. En esta investiga­

c o p a s durante los m e s e s de invierno en la parcela

ción, la c a p a c i d a d de a l m a c e n a m i e n t o en P i n o

bajo B o s q u e N a t i v o y por la m a y o r densidad y

Oregón fue cercana a los 2 m m , algo m a y o r al

cobertura de la plantación de coníferas. En el c u a d r o 2 se observa un m a y o r aporte equivalente a un 2% de precipitación fustal en

observado en la parcela de B o s q u e N a t i v o , cues­ tión q u e se explica por la m a y o r cobertura y den­ sidad de dosel.

B o s q u e N a t i v o q u e en Oregón, lo que c o n c u e r d a con L e e (1980). En este caso se debería a que el

Pérdidas por intercepción. L o s valores para Ic (to­

B o s q u e N a t i v o fue m a n e j a d o dejando los mejores

tales y c o m o porcentaje de P) se m u e s t r a n en el

ejemplares con fustes cilindricos, limpios y rectos

cuadro 2. Estos demuestran la importancia y m a g ­

y que presenten una m a y o r superficie de copa (25.4

nitud de las pérdidas por intercepción por las cu­

m 2 frente a 14.1 m 2 en O r e g ó n ) y a que la morfo­

biertas de b o s q u e . Para el período de estudio, 3 5 0

logía de las ramas de Pino Oregón no favorece el

mm en el caso del B o s q u e N a t i v o y 4 5 3 mm en la

flujo de agua desde las r a m a s al fuste.

plantación de Pino Oregón, es decir, entre un 26 y

50

REDISTRIBUCION DE LLUVIAS, PERDIDAS POR INTERCEPCION, CAUDALES DE CRECIDA

3 4 % r e s p e c t i v a m e n t e , de la precipitación inciden­ te a las m a s a s boscosas se les restaron por inter­ cepción y evaporación al proceso de generación de escorrentías. Esto confirma que en un m i s m o sitio la redis­ tribución de precipitaciones es regulada por dife­ rencias entre las coberturas de uno u otro tipo de b o s q u e . P a r a este estudio, las diferencias entre los m o n t o s de Ic entre a m b a s parcelas son explicadas p o r las distintas características físicas que poseen a m b o s b o s q u e s , principalmente de densidad y co­ bertura del dosel, y que ya fueron analizadas para Pd y Pf (Huber, O y a r z ú n y V á s q u e z 1985). L o s porcentajes de Ic determinados en esta in­ vestigación para las dos cubiertas son del orden a los e n c o n t r a d o s por otros autores. Bajo B o s q u e N a t i v o , se han registrado porcentajes en el rango entre 23.1 % para Fagas sylvatica (Aussenac 1981) y 2 9 % p a r a un b o s q u e del t i p o s i e m p r e v e r d e (Almizry 1997). En el caso de plantaciones de Pino O r e g ó n , A u s s e n a c (1981) y Tiktak (1994) han encontrado intercepciones en el rango de 32 a 3 8 % . La relación entre intercepción (Ic) y precipita­ ción total (P), por tipo de cubierta vegetal y sin discriminación por r a n g o s de intensidad, y la com­ paración entre a m b a s parcelas, puede apreciarse en la figura 2. L a s regresiones lineales poseen coeficientes de determinación de 0.82 y 0.94 para N a t i v o y O r e g ó n , respectivamente, a m b o s signifi­ cativos a un nivel de confianza del 9 5 % . Se ajustaron m o d e l o s matemáticos no lineales q u e explicaron la relación entre Ic (en porcentaje de P) y P para cada tipo de cobertura (fig. 3). Las regresiones poseen coeficientes de determinación ( r 2 ) de 0.88 y 0.90 para Nativo y Oregón, respec­ t i v a m e n t e , a m b o s significativos a un nivel de con­ fianza del 9 5 % . Se p u e d e apreciar que para even­ tos con bajas precipitaciones, una elevada propor­ ción de ellas es interceptada por las copas y de­ vuelta a la atmósfera por evaporación. El porcen­ taje del agua interceptada d i s m i n u y e a m e d i d a que a u m e n t a n los m o n t o s totales de las lluvias, pero a partir de los 30 mm de precipitación los m o n t o s r e l a t i v o s de i n t e r c e p c i ó n tienden a m a n t e n e r s e constantes en 20 y 3 0 % (de Ic en porcentaje res­ pecto a P) para Nativo y Oregón, respectivamente. Efecto de cida

en

la la

intercepción en

los caudales de cre­

cuenca del estero

Tres Arroyos.

Los

h i e t o g r a m a s de las precipitaciones total y precipi­

Figura 2. Relación entre Ic y P para cada tormenta y por tipo de cobertura de bosque.

tación neta para uno de los siete eventos estudia­

Relationship between Ic and P for every storm and forest cover

d o s se describen en la figura 4, j u n t o a los resul-

type.

51

A N D R E S IROUME, ANTON HUBER

retardo con respecto a N a t i v o en el peak de la crecida, lo que concuerda con lo señalado por Jones y Grant (1996) y se d e b e a la m a y o r capacidad de a l m a c e n a m i e n t o del dosel de la plantación en rela­ ción al B o s q u e Nativo. D e s d e el punto de vista de la forma del hidro­ g r a m a de crecida, es la condición de " p r a d e r a " la más parecida a la observada en la estación de con­ trol, aun c u a n d o sobreestimado el caudal m á x i m o . En relación al valor de los caudales m á x i m o s , las dos condiciones de b o s q u e simulan caudales del orden de los reales, pero éstos están desfasados del caudal real. T o d o esto es el resultado de con­ siderar en cada escenario de simulación una preci­ pitación y un n ú m e r o de curva diferente al que representa la condición actual de cobertura de la cuenca. Para la condición de pradera se usó la precipitación incidente, mientras que para los dos tipos de cubierta de bosques se usó la precipita­ ción neta bajo cada dosel. Para todas las simula­ ciones se e m p l e ó un n ú m e r o de curva correspon­ diente a la condición de "pradera". Al establecer un n ú m e r o de curva fijo, se asu­ me una capacidad de infiltración constante inde­ pendiente del sitio de cubierta, situación q u e no corresponde con la realidad. Por esto, los resulta­ dos de la simulación se consideran sólo orienta­ dores, puesto que lo que interesa en esta etapa del estudio es analizar el c o m p o r t a m i e n t o global del evento en el tiempo, y la influencia de las pérdi­ das por intercepción de cada tipo de cobertura en la generación de caudales de crecidas. Las diferencias entre caudales peak para los siete eventos considerados en este análisis se presentan en el cuadro 3. Para los eventos analizados, los caudales m á x i ­ Figura 3. Relación entre precipitación (P) y pérdidas por intercepción (Ic), expresada como porcentaje de P, para las dos coberturas de bosque estudiadas. Relationship between precipitation (P) and interception losses (Ic), expressed as percentage of P, for the two studied forest covers.

mos de crecidas entre la condición " p r a d e r a " son siempre m a y o r e s a cualquiera de las dos cobertu­ ras de bosque, ya que al c o m p a r a r l o s con la c o n ­ dición " B o s q u e N a t i v o " son entre 122 y 6.671 l/s m á s altos y con la condición " P i n o O r e g ó n " entre 219 y 6.376 1/s superiores. Estos resultados p e r m i ­ ten c o m p r o b a r el efecto de cualquier cubierta de

tados de la simulación de caudales para las condi­

bosques en la reducción de los caudales m á x i m o s

ciones pradera, cubierta de B o s q u e Nativo y co­

de crecidas.

bertura de Pino Oregón y a la curva del hidrograma m e d i d o en la estación fluviométrica.

Entre a m b a s cubiertas de bosque, en seis de los siete eventos es " B o s q u e N a t i v o " la condición q u e

En la figura 4 se p u e d e observar el efecto de la

genera los m a y o r e s caudales, entre 97 y 2 8 2 1/s

cubierta vegetal en los caudales. L o s m a y o r e s va­

superiores que en el caso de " P i n o O r e g ó n " . En

lores de caudal m á x i m o se encuentran en la condi­

uno de los eventos, el del 2 7 / 1 2 / 9 8 , que es j u s t a ­

ción " p r a d e r a " y l u e g o " N a t i v o " y " O r e g ó n " pre­

mente el de m a y o r caudal de los estudiados, la

sentan valores similares. Este último registra un

situación se revierte, ya que el caudal bajo " P i n o

52

REDISTRIBUCION DE LLUVIAS, PERDIDAS POR INTERCEPCION, CAUDALES DE CRECIDA

Figura 4. Pluviogramas de P y Pn e hidrogramas (medido y simulados) de la crecida del

27/12/98.

Pluviographs of P and Pn and hydrographs (measured and simulated) of the 27/12/98 flood.

53

A N D R E S IROUME, ANTON HUBER

CUADRO 3 Caudales medidos y simulados en la estación de control de la cuenca del estero

Tres Arroyos para los siete eventos estudiados.

Measured and simulated peak flows at the Tres Arroyos gauging station for the seven studied events.

Caudales máximos instantáneos l/s

Fech a del Fecha del eventoo event

Simulados en la condición Medidoss Medido Bosque Nativo

Pino Oregón

Pradera

18/06/98

344

326

229

448

29/06/98

301

364

252

1.367

07/08/98

262

529

325

809

12/08/98

227

357

278

821

18/08/98

344

662

600

1.262

09/09/98

537

784

502

1.258

27/12/98

3.776

2.963

3.528

9.634

O r e g ó n " es 565 1/s m á s elevado que en la situa­

pos de cobertura analizados. U n a reducción de la

ción de " B o s q u e N a t i v o " . U n a cubierta vegetacio­

cubierta de bosques podría traer a u m e n t o s desfa­

nal c o m o la q u e e n t r e g a la plantación de Pino

vorables en la escorrentía y procesos erosivos, ya

O r e g ó n tendría un m a y o r efecto de l a m i n a c i ó n

que la vegetación, por m e d i o de las pérdidas por

de c r e c i d a s (atenuación d e los caudales m á x i m o s )

intercepción, p u e d e ejercer una gran regulación

q u e la q u e estaría p r o p o r c i o n a n d o en la c u e n c a

sobre los procesos antes m e n c i o n a d o s ( I r o u m é et

del estero Tres A r r o y o s una cubierta de bosque

al. 1989).

nativo. E s t o ú l t i m o se refuerza al analizar el e v e n t o

Estos primeros resultados deben ser considera­ dos con mesura. Es efectivo que se han registrado

del 1 8 / 0 6 / 9 8 , p a r a el cual el m o d e l o de simula­

diferencias en los caudales m á x i m o s asociados a

ción n o g e n e r a u n a c r e c i d a p a r a l a condición d e

diferentes cubiertas vegetales. Sin e m b a r g o , los

c o b e r t u r a de P i n o O r e g ó n . E s t o indicaría que las

eventos que se han presentado c o r r e s p o n d e n a cre­

p r e c i p i t a c i o n e s registradas para ese evento no se­

cidas con períodos de retorno bajos. La t o r m e n t a

rían capaces de generar crecidas si toda la cuenca

del 27 de diciembre de 1998, que g e n e r ó el m a y o r

estuviera cubierta por un b o s q u e de este tipo, pero

caudal m á x i m o de los casos estudiados, p r o v o c ó

bajo b o s q u e nativo, y m á s aún en la condición sin

un peak simulado para la condición pradera algo

cubierta de bosques (o "pradera"), sí existirían cre­

superior a los 9.600 l/s, q u e es del orden del cau­

cidas.

dal m á x i m o para un período de retorno de d o s

En los eventos analizados no se p u d o encontrar

años, e s t i m a d o p a r a la c u e n c a p o r la D i r e c c i ó n

u n a relación clara entre la intensidad de las preci­

G e n e r a l de A g u a s ( 1 9 9 8 ) . E s t o c o n f i r m a a C a l d e r

pitaciones y su efecto en los m o n t o s de las creci­

(1992), entre otros, en relación al i m p o r t a n t e efec­

das y sus diferencias entre las distintas coberturas.

to de la cubierta vegetal en t o r m e n t a s c o n p e r í o ­

Sí se p u d o observar que a m a y o r e s precipitacio­

dos de retorno bajos, de hasta u n o s 10 a ñ o s , c u e s ­

nes, las crecidas son lógicamente m a y o r e s .

tión q u e tiende a r e d u c i r s e en el c a s o de e v e n t o s

ta de m a n e r a importante a la generación de cauda­

extraordinarios. Al comparar los h i d r o g r a m a s de las crecidas

les m á x i m o s , ya que esta investigación está en­

simuladas, para tres condiciones diferentes de co­

c o n t r a n d o claras diferencias para los distintos ti­

bertura en la cuenca, con las efectivamente re­

F i n a l m e n t e , puede decirse que la cobertura afec­

54

REDISTRIBUCION DE LLUVIAS, PERDIDAS POR INTERCEPCION, CAUDALES DE CRECIDA

gistradas en las tormentas seleccionadas, se apre­

o vegetación baja. Sin e m b a r g o , los eventos estu­

cian las lógicas diferencias, producto de conside­

diados corresponden a tormentas con períodos de

rar la precipitación total en la condición " p r a d e r a "

retorno inferiores a 30 años, que son j u s t a m e n t e

y sólo la precipitación neta en ambas condiciones

los que en m a y o r m e d i d a se ven afectados p o r la

de cubierta de b o s q u e s . La condición actual en la

reducción por intercepción de los aportes de lluvia

c u e n c a de control del estero Tres Arroyos no es la

a nivel del suelo. Esta parte de la investigación

q u e se definió para las simulaciones, ni en térmi­

debe completarse, i n c o r p o r a n d o tormentas de m a ­

nos de cubierta ni de precipitación efectiva.

yor magnitud a m e d i d a q u e sean registradas, y

Es posible extrapolar el efecto de la intercep­

caracterizando de mejor forma las condiciones de

ción en los caudales de crecida a las escorrentías

las cuencas ante diferentes opciones de cubierta

anuales (Fahey 1994). Puesto que en zonas tem­

vegetal.

p l a d o - h ú m e d a s gran parte de la pérdida por inter­

D e b i d o a la pérdida neta por evaporación del

cepción representa una adición neta a las pérdidas

agua interceptada por las copas de los árboles, el

p o r evaporación desde cuencas (Calder 1992, W a r d

establecimiento de

y Robinson 1989), esta situación debe ser consi­

abastecedoras de agua potable y riego d e b e c o m ­

derada al m o m e n t o de decidir el establecimiento

patibilizar el desarrollo de los b o s q u e s con la ne­

de plantaciones en áreas previamente destinadas a

c e s i d a d de a s e g u r a r el s u m i n i s t r o del r e c u r s o

p r a d e r a s u otros cultivos, en cuencas que abaste­

hídrico. Sin e m b a r g o , por su efecto l a m i n a d o r de

cen, por ejemplo, d e m a n d a s de agua potable y para

crecidas, los bosques j u e g a n un papel importante

r e g a d í o , de m o d o de compatibilidad el desarrollo

plantaciones en

cuencas

en la estabilidad ambiental de las c u e n c a s .

de los bosques con la necesidad de asegurar el suministro del recurso hídrico. Sin e m b a r g o , por su efecto l a m i n a d o r de crecidas en los períodos de m a y o r e s tormentas de lluvia, los bosques juegan un papel importante en la estabilidad ambiental de las c u e n c a s , e s p e c i a l m e n t e en las de zonas de montaña.

CONCLUSIONES D u r a n t e el año hidrológico abril 1998-marzo 1999, un 26 y un 3 4 % , para B o s q u e Nativo y Pino O r e g ó n , respectivamente, de la precipitación inci­ dente es interceptada por las copas y devuelta a la atmósfera por evaporación. Es decir, en a m b o s ti­ pos de cubierta de bosques, algo m e n o s de un ter­ cio de la precipitación que llega al nivel de las copas se resta p o r evaporación del proceso de ge­ neración de escorrentías. L a s m a y o r e s intercepciones, en el caso de Pino O r e g ó n , c o m p a r a d o con B o s q u e Nativo, se expli­ can por la m a y o r cobertura de la primera y por la presencia

de

especies

de

hojas

caducas

(específicamente Raulí) en la segunda. F i n a l m e n t e , se han detectado cambios poten­ ciales en los caudales de crecida asociados a las c o n d i c i o n e s de intercepción de las lluvias por par­ te del tipo de cubierta de la cuenca. La cubierta de b o s q u e s reduce sensiblemente los caudales de cre­ c i d a al c o m p a r a r l o s con u n a condición de pradera

BIBLIOGRAFIA ALMIZRY, P. 1997. Redistribución de las precipitaciones en plantaciones de Pinus radiata (D. Don) con diferentes edades y manejo en la zona de Collipulli, IX Región. Tesis, Facultad de Ciencias Forestales, Universidad Austral de Chile, 87 p. AUSSENAC, G. 1981. Influence de Hêtre sur le cycle de l´eau et sur le microclimat, Le Hêtre. INRA, Département des Recherches Forestières, Paris, France, 613 p. AUSSENAC, G., C. BOULONGEAT. 1980. "Interception des précipitations et é v a p o t r a n s p i r a t i o n rèelle dans des peuplements de feuillu (Fagus sylvatica) et de résineux (Pseudotsuga menziesii)", Annales des Sciences Forestières, 37(2): 91-107. CALDER, I. R. 1992. "The hydrological impact of land-use change with special reference to afforestation and deforestation", Proceedings of the Conference on Priorities for Water Resources Allocation and Management, Natural R e s o u r c e s and E n g i n e e r s A d v i s e r s C o n f e r e n c e . S o u t h a m p t o n , July 1992, O v e r s e a s D e v e l o p m e n t Administration, p. 91-101. DIRECCION GENERAL DE AGUAS. 1998. Cuenca experi­ mental representativa, Reserva Forestal Malalcahuello, cuenca río Imperial, IX Región de la Araucanía, Informe Anual N°2: Avances en las investigaciones. Convenio DGAUniversidad Austral de Chile. Valdivia, DGA, 120 p. DIRECCION GENERAL DE AGUAS. 1999. Cuenca experi­ mental representativa, Reserva Forestal Malalcahuello, cuenca río Imperial, IX Región de la Araucanía, Informe de Avance N° 3: Avances en las investigaciones principa­ les. Convenio DGA-Universidad Austral de Chile. Valdivia, DGA, 74 p. FAHEY, B. 1994. "The effect of plantation forestry on water yield in New Zealand", N.Z. Forestry 18-23. GUTIÉRREZ, R. 1984. Estudio comparativo de la redistribución de las precipitaciones entre un bosque Siempreverde y Aler­ ce. Tesis, Facultad de Ciencias Forestales, Universidad Austral de Chile, 90 p.

55

A N D R E S IROUME, ANTON HUBER

Cascades, Oregon", Water Resources Research 32 (4): HOWARD, O. 1972. Throughfall and stemflow relationships 959-974. in second growth Ponderosa pine in the Black Hills USDA LEE, R. 1980. Forest hydrology. Columbia University, New Forest Service, Research Note, 7 p. York, USA, 349 p. HUBER, A., C. OYARZUN. 1984. "Factores reguladores de la MENZEL, T. 1993. Redistribución de las precipitaciones en intercepción de un bosque adulto de Pinus radiata un bosque Siempreverde en la provincia de Valdivia. Tesis, (D. Don)", Bosque 5(2): 59-64. Facultad de Ciencias Forestales, Universidad Austral de HUBER, A., C. OYARZUN, S. VASQUEZ. 1985. "Balance Chile, 83 p. hídrico en tres plantaciones de Pinus radiata (D. Don). I: MEUNIER, M. 1996. "La cubierta forestal y las crecidas en Redistribución de las precipitaciones", Bosque 6 ( 1 ) : 3-14. las pequeñas cuencas de montaña", Unasylva 47 (185): IROUME, A., 1997. "Estudio de los procesos hidrológicos en 29-37. una cuenca experimental forestal andina de la IX Región, SHAW, E.M. 1996. Hydrology in practice. Chapman & Hall, Chile", Bosque 18(1): 73-82. London, 569 p. IROUME, A., J. GAYOSO, L. INFANTE. 1989. "Erosión TIK TAK. A. 1994. "Soil water dynamics and long-term water hídrica y alteración del sitio en cosecha a tala rasa", Ecologie balances of a Douglas fir in the Netherlands", Journal of et Biologie du Sol 26(2): 171-180. Hydrology 156 (1): 265 283. JONES, J., G. GRANT. 1996. "Peak flow responses to clear­ WARD, R . , M . ROBINSON. 1989. Principles of Hydrology cutting and roads in small and large basins, western Third Edition, McGraw-Hill, London, 365 p.

Recibido: 16.09.99

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