EcoLaMancha

noviembre 27, 2007

Bioingeniería

Filed under: Emergencias inundaciones — miguelangelgallego @ 2:23 pm

Recomendamos la lectura de este documento a todos los que están preocupados por esta temática que tanto perjudica nuestra región latinoamericana.




http://www.fao.org/docrep/u1510s/u1510s04.htm

En los 16 años transcurridos desde que se creó, el Departamento de Conservación de Suelos y Ordenación de Cuencas Hidrográficas de Nepal ha ideado y aplicado técnicas para el control de la erosión apropiadas para la topografía montañosa de un país en que el régimen de lluvias es monzónico intensivo. Este artículo presenta ejemplos de las técnicas de bioingeniería utilizadas para contener la erosión causada por el desprendimiento de tierras y la construcción defectuosa de caminos de acceso a los bosques.

Keshar Man Sthapit es Director del Proyecto de Ordenación de Cuencas Hidrográficas.

Lawrence C. Tennyson es Asesor Técnico Principal del Proyecto de Ordenación de Cuencas Hidrográficas y del Proyecto de Ordenación de Cuencas y de Plantación para la Producción de Leña de Shivapuri.

Nepal es un país montañoso; aproximadamente el 86 por ciento de su superficie son colinas y montañas muy pendientes. Su altura oscila, en menos de 200 km. entre 200 y 8 848 metros (Everest). El país tiene cinco regiones fisiográficas distintas, a saber: la Alta Montaña (23,7 por ciento de la superficie total), la Sierra (19,7 por ciento), las Serranías (29,5 por ciento), Siwalik (12,7 por ciento) y Terai (14,4 por ciento) (LRMP, 1986).

La erosión en estas montañas geológicamente jóvenes y sísmicamente activas es muy rápida, como también lo es el arrastre y deposición de sedimentos que tiene lugar al pie de las laderas. Laban (1979) ha calculado que el 74 por ciento de los desprendimientos de tierra tienen causas naturales. Por supuesto que el uso intensivo de la tierra para cultivo, pastoreo y leña, y la construcción de toda una infraestructura de caminos sin adoptar medidas adecuadas para la conservación, han acelerado la erosión. Aunque no se disponga de estadísticas, es razonable suponer que el porcentaje de desprendimientos ocasionados por el ser humano es especialmente elevado en la zona más densamente poblada de las Serranías y en el Siwalik. Entre los factores que más contribuyen a la inestabilidad de las laderas se cuenta la deforestación causada por el ser humano.

En 1974 el Gobierno instituyó un Departamento de Conservación de Suelos y Ordenación de Cuencas Hidrográficas (DCSOCH), encuadrado en el Ministerio de Montes y Conservación de Suelos. Empezando por tres proyectos, ha crecido ininterrumpidamente y, en la actualidad, el Departamento proporciona servicios en 26 de los 75 distritos. Emplea 130 profesionales, 335 técnicos y 281 oficiales administrativos, con lo que en realidad es una de las mayores entidades consagradas a la ordenación de cuencas hidrográficas que hay en toda la región del Asia y el Pacífico.

En 1988 el Gobierno acabó de redactar el Plan Maestro para el Sector Forestal que preve en líneas generales el programa hasta los años 2010/11. Uno de los principales elementos de ese plan es la Conservación de Suelos y Ordenación de Cuencas Hidrográficas; preve la creación, antes del año 1994, de 18 oficinas distritales competentes en materia de conservación de suelos, y de otras ocho oficinas de ordenación de cuencas hidrográficas. Estas 26 oficinas prestarán además, en todos los distritos del país, servicios de protección de los recursos de tierras contra la erosión, inundaciones, sedimentación y desplazamiento del curso de ríos.

Control de los desprendimientos de tierra

El desprendimiento, es decir el corrimiento de masas de tierra, tiene lugar cuando el conjunto de las fuerzas que impulsan a esa masa a resbalar, es más potente que el de las fuerzas que se oponen a ello. Muchos de los desprendimientos que ocurren en Nepal se desencadenan cuando se recorta el pie de la cuesta o cuando la masa de tierra se satura de agua.


Obras para contener el desprendimiento de tierras en Labok, cuenca del Biring, distrito de Ilam

El desprendimiento de Labok – unas tres hectáreas – está en la cuenca de captación del río Biring, en el distrito oriental de Ilam (Figura 1). La altura media de dicha zona es de 800 metros. El clima es subtropical, con una precipitación media anual de 3 000 milímetros. Gran parte de esa precipitación se registra entre junio y agosto. La precipitación máxima que se ha registrado en un período de 24 horas es de 352 mm. Los suelos son de limo arenoso y la vegetación circundante es la característica de los bosques mixtos de latifoliadas.


Regiones fisiográficas de Nepal

La región de Terai es una llanura, en ligero declive, de depósitos aluviales. En ella reside el 44 por ciento de la población nacional. El clima subtropical y la topografía plana facilitan 8 la producción agrícola No obstante, con frecuencia hay grandes avenidas, los ríos cambian de curso y socavan sus riberas, amenazando desestabilizar la agricultura.

El suelo de Siwalik es de piedra arenisca (dura y blanda), en declive hacia el norte, intercalada con limos, esquistos y conglomerados. El clima es subtropical y los suelos muy vulnerables a la erosión. Con frecuencia hay violentas avenidas en las partes bajes. En los veranos estación de las lluvias, los ríos arrastran una tremenda cantidad de escombros.

La Serranía es un complejo de filitas, esquistos, granitos, cuarcitas y calizas. El clima es subtropical en los valles y templado en las laderas y en lo alto de las colinas. En la Sierra la geología es a base de filitas, esquistos, gneis y cuarcitas muy metamorfoseadas. El clima varía de templado cálido en los valles, a alpino en las cumbres. Más de la mitad de la población habita en estas regiones. La elevada densidad de población, aparejada al uso intensivo de la tierra (cultivo de laderas muy empinadas, deforestación y sobrepastoreo) ha dado lugar a condiciones de erosión acelerada. Predomina la erosión laminar y en cárcavas. La mayor parte del material arrastrado hasta los ríos que nacen o corren por estas zonas tiene su origen en aquellos tipos de erosión. En la Serranía, y en cierta medida también en los campos cultivados de la Sierra, prevalece la erosión laminar (surcos e intersurcos). No obstante, el aporte de la erosión de los campos cultivados al arrastre de los ríos se considera de menor importancia por comparación con el desgaste masivo de las cárcavas.

La geología de la Alta Montaña consiste en gneis, esquistos, calizas y pizarras. En las zonas bajas el clima es alpino, con ambiente ártico a las alturas mayores. Debido al frío, predomina el desgaste por meteorización. Los suelos se forman muy lentamente y suelen ser de textura muy pedregosa. La población es muy escasa. El desprendimiento de masas rocosas que ciegan los ríos principales, y las olas de frío intenso, son fenómenos muy comunes que dan lugar a inundaciones desastrosas en las Serranías y en la Sierra.

En la cuenca del Biring han tenido lugar varios desprendimientos de tierra. Cuando en 1954 una fotografía aérea denunció el deslizamiento de Labok, el movimiento se había iniciado varios años antes. El agua procedente de los campos cultivados de lo alto de la ladera afectada daba lugar a la formación de grandes surcos y cárcavas. Pero además, el agua que se infiltraba y bajaba a lo largo de la superficie de corrimiento, y la supresión del pie de la colina, creaban condiciones para que el movimiento fuera continuo durante la estación húmeda. Los campos cultivados de la parte alta quedaban, con frecuencia, destruidos y las viviendas situadas más abajo de la escarpada estaban en peligro constante.


El DCSOCH emprendió la obra de estabilización en 1975. En el curso del primer año hizo un levantamiento detallado de aquella zona para determinar las causas que desencadenaron el desprendimiento y los motivos de que continuara el movimiento de la masa de tierra. Durante el primer año también se construyeron muros de bambú y piedra suelta (véase Figura 2) para contener la formación de surcos y cárcavas.


Durante la temporada de 1976/77 se construyeron varios canales de desviación revestidos de piedra para impedir que el agua sobrante en las tierras de más arriba pasara por la superficie en corrimiento. El agua procedente de esos canales se dispersaba hacia los lechos de roca viva de la vertiente natural, con el fin de disipar energía de las corrientes y reducir al mínimo la erosión final. Para atenuar la formación de cárcavas y el movimiento de tierra por la superficie, a lo largo del pie de la cuesta se construyó una serie de estructuras de retención a base de bambú o de bambú y piedra suelta.

Como complemento de esas estructuras esenciales, se sembraron miles de plantines de aliso (Alnus nepalensis) con separación de dos metros. Se trata de un árbol muy apropiado para contener desprendimientos porque crece incontenible en suelos desnudos. También se plantó profusamente por toda la zona en movimiento bambú y retama (Thysanolaene maxima). En los lugares relativamente estables en que había suficiente tierra y humedad, se colocaron más de 600 rizomas de bambú. A lo largo de curvas de nivel, se hincaron 40 000 esquejes de retama, con separación de un metro. En las partes más inaccesibles se sembraron a voleo 20 kg/ha de retama y otros tantos de aliso.

De todos modos, siguió registrándose esporádicamente algún movimiento de la masa de tierra. Para contenerlo, en 1977/78 se inició la construcción de nuevas estructuras de retención. Durante este período se siguió plantando bambú, aliso y retama.

Después de la temporada 1977/78 no se hicieron más que algunos trabajos de manutención. Los autores inspeccionaron el lugar en 1986 y observaron que toda el área está densamente poblada de pasto y árboles, los cuales contienen eficazmente la erosión en superficie. La combinación de vegetación y de obras de fábrica había estabilizado las cárcavas, y se había detenido el movimiento de la masa de tierra.

En el curso de los últimos años la gente del lugar ha aprovechado el forraje producido. Mezclan las hojas con otros tipos de pienso para el ganado y aprovechan también los tallos para hacer escobas.

Estabilización de terraplenes

La construcción de caminos de acceso a bosques en una topografía tan montañosa como la de Nepal es extraordinariamente difícil. Para reducir al mínimo los efectos sobre el medio ambiente hay que compensar debidamente el terraplenado, facilitar el drenaje y dar salida al agua que cae sobre la carretera. También hacen falta medidas de conservación adecuadas en las laderas expuestas. Con el fin de reducir al mínimo la erosión de los terraplenes se han ideado varios métodos de bioingeniería (FAO, 1985; 1989).

Control de la erosión en las carreteras de la cuenca de Shivapuri

La cuenca de captación de Shivapuri, situada al norte de Katmandú, es importante para el abastecimiento de agua de la ciudad. En 1975 se declaró zona protegida y en 1977 el gobierno inició la construcción de una carretera circular de acceso (105 km) que facilitara la ordenación de toda aquella zona. Su trazado se hizo en una topografía de inclinación entre moderada y muy pendiente, a alturas comprendidas entre 1740 y 1860 m.

Desprendimiento de tierra

Un desprendimiento de tierra consiste en el corrimiento de parte de una masa en declive de roca, escombros o tierra, a lo largo de una superficie resbaladiza en que falla la resistencia al deslizamiento. La masa que se mueve resbala sobre tierra que permanece inmóvil.

En toda masa de tierra, una componente de la fuerza de gravedad impulsa al deslizamiento a lo largo de un plano inclinado interno potencialmente resbaladizo. En general, queda contrarrestada por la resistencia que la masa de tierra en cuestión opone al deslizamiento y, en este caso, la ladera es estable. En cambio, cuando, por cualquier motivo (exceso de agua subterránea, terremoto, obra mal construida, etc.) la componente que empuja al corrimiento es mayor que la resistencia al deslizamiento a In largo de aquel plano potencialmente resbaladizo, la masa de tierra entra en movimiento.

La causa natural más importante de desprendimiento es el aumento de la cantidad de agua del suelo. Al saturarse de agua, disminuye la resistencia al deslizamiento, a la vez que, por haber aumentado el peso de la masa de tierra, aumenta también la componente que la empuja. Además, se producen corrimientos de tierra a lo largo de ríos y torrentes en que las laderas ribereñas pierden apoyo al desaparecer el pie de la cuesta. También los terremotos provocan corrimientos de tierra.

Ultimamente, la abundancia de grandes obras de construcción en zonas montañosas, y sobre todo de carreteras y embalses, ha pasado a ser una de las principales causas del desprendimiento de tierras.

Aunque el corrimiento puede ser repentino y espectacular, suele ser lento e intermitente. En muchos casos sólo se percibe si se emplean complicados métodos modernos de observación o si se hacen fotografías aéreas con intervalo de varios meses, o incluso de varios años.

Las obras de prevención y contenimiento de los desprendimientos de tierra, cualquiera que sea su causa, resultan oportunas si lo justifica el valor de lo que haya que proteger en el propio lugar o aguas abajo. Los desprendimientos en despoblado no tendrán efectos adversos, a menos que se trate de cuencas de captación. En este caso, aunque pongan en peligro pocas vidas, son una amenaza para los sistemas de abastecimiento de agua; aún más perjudiciales son los que amenazan zonas urbanas (partes de Hong Kong y del Japón) en que de la estabilidad de una sola ladera dependen las vidas y las viviendas de centenares de personas.

Se insistió en compensar debidamente el terraplenado, depositando cuesta abajo la materia sobrante, si la había. Por supuesto, la materia de relleno todavía sin consolidar, quedaba muy expuesta a la erosión y en algunos casos, al desprendimiento. Para reducir al mínimo las obras, se levantaron muros para la retención del relleno de los terraplenes, de modo que la inclinación de su superficie quedara entre un 67 y un 80 por ciento, pendiente que se considera estable para la mayor parte de los materiales de relleno (Hansen, 1986).

Donde no resultaba práctico el terraplenado y era de temer el movimiento masivo de todo el material, se hicieron diques de gavión, de modelo normal. En algunos sitios se usaron gaviones rellenos de piedra suelta (de un metro de sección transversal) para los muros de contención erigidos con el fin de evitar el movimiento cuesta abajo de la materia suelta.

Para contener la erosión superficial en los terraplenes, se plantó pasto elefante (Pennisetum purpureum) y, en algunos sitios, también aliso (Alnus nepalensis). La siembra se inició en 1986 y se prolongó hasta 1989. Quedaron así tratados unos 20 km de terraplén.

El sistema de drenaje consistía en cunetas revestidas de piedra en el costado excavado del camino, sumideros, alcantarillas, sectores de calzada, y desagües de superficie para dar salida al agua hacia los canales naturales de avenamiento. En los lugares donde terminaban los flujos de agua se construyeron disipadores de energía y se plantó una cubierta vegetal con el fin de reducir al mínimo el peligro de erosión por una caudalosa corriente de agua. En esos puntos de dispersión de las aguas se colocó piedra suelta y se plantó retama y pasto elefante (Hansen, 1986; 1989).

En muchos países se ha usado el pasto elefante, originario del Africa tropical, para controlar la erosión superficial. Reúne buenas cualidades para consolidar el suelo y se reproduce fácilmente plantando estacas, lo cual representa ventajas en laderas muy inclinadas en que la tierra esté todavía suelta. Se reproduce impetuosamente y se extiende echando vástagos subterráneos. Tiene finalidades múltiples en el sentido de que, además de servir para contener la erosión superficial, sus hojas y sus tallos tiernos constituyen un buen forraje. Por este último motivo es esencial cerrar al ganado el acceso a lugares recién plantados.

Se plantaron los esquejes de pasto elefante a intervalos de 45 cm, en filas paralelas, con dos esquejes por cada punto. Se colocaban formando ángulo con la superficie, con dos o tres nudos enterrados y uno asomando, con la tierra bien apisonada para impedir la formación de bolsas de aire (Ness, 1989).

La plantación se hizo a fines de la estación de las lluvias, que duraba de junio a agosto según los años. En casi todas partes prendía un elevado número de esquejes. Sólo se perdían algunos en suelos muy pedregosos, anegados, o cuando no se sembraban como es debido.

El citado pasto elefante se ha desarrollado bien en Shivapuri, en condiciones muy diversas de fertilidad y humedad. Parece que las raíces atraen a los roedores, aunque este fenómeno no se ha observado en Shivapuri. Debido a las bajas temperaturas dominantes a las mayores alturas, la planta permanecía en estado latente durante los meses fríos. Eso no tuvo efectos negativos: el suelo seguía estando bien cubierto y el pasto brotaba antes de que se iniciaran las lluvias de verano. Eso sí, la producción de forraje en invierno era escasa.

Después de un año de desarrollo, un muestreo de la producción de biomasa hecho en 1987 en diez lugares a diferente altura, reveló un rendimiento anual de materia tierna de 127 toneladas por hectárea, con valores comprendidos entre 80 toneladas/ha en terraplenes muy inclinados a 1 850 m de altura, y 190 toneladas/ha en terreno relativamente llano a 1 790 m (Nunkoo y Ness, 1989).

En Shivapuri el pasto elefante puede cortarse a intervalos de seis a ocho semanas entre mayo y octubre. Se anima a los moradores de las zonas adyacentes a usar la hierba como forraje, cortándola bajo la vigilancia del proyecto. Aprovechando los servicios de extensión del proyecto, muchos campesinos han empezado a plantar pasto elefante en pequeñas parcelas cercanas a su casa, para pienso de los animales estabulados. Esas parcelas se encuentran en general en tierra marginal o en el huerto doméstico.

Al cabo de dos años se investigó la profundidad de las raíces, las más superficiales bajaban a 0,3 m y las más profundas a 1,0 m (Hansen, 1989).

El éxito del pasto elefante por su eficacia para el control de la erosión superficial en terraplenes muy pendientes y, además, como forraje, ha dado lugar a que se extienda a muchas partes del país.

Conclusión

El control de los desprendimientos de tierra y de la erosión en cárcavas suele exigir obras de fábrica. No obstante, las medidas estructurales son costosas y las técnicas de construcción, difíciles. En Nepal, la falta de manutención oportuna y suficiente ha dado lugar en algunos casos a que fracasara por completo este tipo de obras. Muchas veces la erosión resultante fue más grave de lo que era antes de la intervención.

También fracasa muchas veces el uso exclusivo de vegetación para contener grandes desprendimientos de tierra y la erosión en cárcavas muy profundas. En cambio, si se combina el uso de esencias vegetales con obras de construcción – una bioingeniería – se estabiliza la masa de tierra en movimiento, se contiene el avance de las cárcavas y, sobre todo, se reduce espectacularmente la erosión en superficie, a poco costo y con un elevado grado de supervivencia, con la utilidad anexa que es la producción de forraje y de leña para la población local.

En muchos lugares del país se ha observado el éxito de las técnicas de bioingeniería aplicadas al control de cárcavas, a la rehabilitación de eriales y a la estabilización de laderas. En Nepal las medidas de bioingeniería han revelado ser económicamente convenientes y muy eficaces para el control de la erosión en zonas degradadas.

Bibliografía

FAO. 1985. Estabilización de laderas con tratamientos del suelo y la vegetación. Gafa FAO Conservación 13/1. Roma.

FAO. 1989. Road design and construction in sensitive watersheds. Guía FAO Conservación 13/5. Roma.

Hansen, Joakim. 1986. Consultancy in road design, planning and construction. FO:GCP/NEP/041/NOR, Informe del Consultor N° 2. Katmandú, FAO.

Hansen, Joakim. 1989. Consultancy in road design, planning and construction. FO:GCP/NEP/041/NOR, Informe del Consultor N° 4. Katmandú, FAO.

Laban, P. 1979. Landslide occurrences in Nepal. FO:NEP/74/020, IWM/WP/13. Katmandú, FAO.

LRMP (Land Resource Mapping Project). 1986. Land systems report. Katmandú, FAO.

Ness, Bjorn. 1989. Production potential of Pennisetum purpureum. FO:DP/NEP/85/008. Documento de trabajo N° 29. Katmandú, FAO.

Nunkoo, P. y Ness, B. 1989. A study of Napier grass (Pennisetum purpureum) production in Shivapuri watershed area. FO:DP/NEP/85/008. Documento de trabajo N° 28. Katmandú, FAO.

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