Determinación de patrones hidrológicos y erosivos en cuencas agrarias

Abstract

The general objective of this dissertation was to identify spatial and temporal hydrological patterns using intensive soil erosion and water content measurements, and to assess soil and water conservation strategies in agricultural catchments. Two field experiments were carried on in some olive orchards of Andalusia. One experiment consisted of a network micro-plots installed at eight farms to measure runoff and sediment yield. The second experiment was based on the continuous recording of field soil moisture with a sensor network established on an experimental catchment, distinguishing under-canopy areas and inter-row areas. The use of plant covers on the soil of olive tree plantation to reduce soil erosion and conserve runoff water has been evaluated comparing it with a conventional tillage system. The results indicated that the protection of the plant covers efficiently reduces soil loss, and to a lesser extent water loss. A simple probabilistic framework to explain runoff and sediment yield data has been proposed. The model is based on the Monte Carlo generation of the key variables: rain depth, fraction of soil surface covered by plant, and average slope. The main factors that control the spatio-temporal dynamics of soil water content within the olive tree planted catchment were investigated, using the information supplied by the soil moisture sensors network. The analysis of the soil moisture data allowed the evaluation of soil hydraulic properties, the different behaviour of soil under of outside of tree canopy, and the relationship of soil water storage and catchment runoff with the meteorological forcing functions such as rainfall and evaporation. Both, olive trees and soil moisture, control the runoff pattern within this catchment...

El objetivo general de esta tesis fue identificar patrones hidrológicos usando medidas intensivas de pérdida de suelo y de humedad para evaluar de mejor manera diferentes estrategias de manejo y conservación de suelo y agua. Para dar respuesta a estos objetivos se realizaron dos experimentos, i) una extensa red de microparcelas de erosión distribuidas en lugares representativos del olivar de Andalucía, y ii) una cuenca de olivar equipada con un aforador de escorrentía en su parte más baja y una red de sensores de humedad distribuidos dentro de la cuenca y dispuestos en zonas entre calles y bajo copa de olivos. Primero se analizó la eficacia de un sistema de cubierta vegetal entre calles de olivos para reducir la severidad de la erosión en comparación con el laboreo del suelo. Los resultados indicaron que este sistema reduce la pérdida de suelo y en menor grado la escorrentía. Se ha propuesto un modelo probabilístico sencillo para analizar estos datos e interpretar el comportamiento del sistema bajo diferentes condiciones. Para ello se ha recurrido a una simulación de Monte Carlo con la que se generaron valores de los factores esenciales del proceso de erosión hídrica: precipitación, fracción de superficie del suelo cubierta por la vegetación herbácea, y pendiente media del terreno. En los siguientes capítulos se exploró la dinámica espacio-temporal del agua en el suelo de la cuenca experimental, a partir de la información adquirida por la red de sensores de humedad. Los resultados permitieron evaluar algunas propiedades de transmisión del agua del suelo, la influencia de la copa del árbol sobre el comportamiento del suelo subyacente en comparación con el suelo alejado de la copa, y las relaciones entre la precipitación, la demanda evaporante de la atmósfera, el árbol, el suelo y la escorrentía producida en la cuenca.