Variación temporal de caudales de dos microcuencas con distinta cubierta vegetal, ubicadas en la Cordillera de la

Costa, Región del Biobío

Patrocinante: Sr. Anton Huber J.

Trabajo de Titulación presentado como

parte de los requisitos para optar al

Título de Ingeniero Forestal.

ANITA MARÍA HUICHAMÁN MARTIN

VALDIVIA

2011

CALIFICACIÓN DEL COMITÉ DE TITULACIÓN

Nota

Patrocinante: Sr. Anton Huber J. ______

Informante: Sr. Andrés Iroumé A. ______

Informante: Sr. Juan Schlatter V. ______

El Patrocinante acredita que el Trabajo de Titulación cumple con los requisitos de contenido y de forma contemplados en el reglamento de Titulación de la Escuela. Del mismo modo, acredita que en el presente documento han sido consideradas las sugerencias y modificaciones propuestas por los demás integrantes del Comité de Titulación.

___________________________ Sr. Anton Huber J.

AGRADECIMIENTOS

Este Trabajo de Titulación está enmarcado en el proyecto Fondecyt N° 1070218 “Disponibilidad y calidad del recurso agua en cuencas fluviales con cubierta forestal en el sur de Chile” realizado en los predios de Forestal Mininco S.A. en la

zona de Nacimiento. En primer lugar quiero agradecer a Dios por haberme puesto en esta instancia.

Quiero agradecer además a mi madre a mi marido y a mi hermana por todo su apoyo.

Agradezco el apoyo, orientación y paciencia de mi estimado profesor guía don Anton Huber por su ayuda por haberme dado la oportunidad de trabajar con él,

por sus oportunos consejos en este proyecto y por su incansable y desinteresada

ayuda.

Agradezco también a mis profesores informantes, Sres. Andrés Iroumé y Juan Schlatter, por haber aceptado calificar este Trabajo de Titulación.

Una mención de agradecimiento muy especial a la Sra. Angélica Aguilar.

Por último, agradezco a todos los profesores que fueron parte de mi proceso de formación, en especial a los del énfasis de Gestión de Recursos Naturales.

Un saludo muy especial a mis compañeros de énfasis. Mucha suerte para el futuro.

Dedicado a mi hija Fernanda

ÍNDICE DE MATERIAS Página 1. INTRODUCCIÓN 1 2. MARCO TEÓRICO 2 2.1 Cuenca hidrográfica 2 2.2 Balance hídrico en una cuenca 2 2.3 Componentes del balance hídrico 3 2.3.1 Precipitación 3 2.3.2 Escorrentía y caudal 3 2.3.3 Evapotranspiración 4 2.4 Influencia de la vegetación en el balance hídrico de una cuenca 5 3. DISEÑO DE INVESTIGACIÓN 6 3.1 Material 6 3.1.1 Ubicación cuencas de estudio 6 3.1.2 Características de las cuencas en estudio, clima y suelos 7 3.1.3 Cubierta vegetal 8 3.1.4 Registro de las precipitaciones 9 3.1.5 Registro de los caudales 9 3.1.6 Registro de la temperatura y la humedad relativa del aire 9 3.1.7 Determinación del contenido de agua de los suelos 9 3.2 Metodología 10 3.2.1 Análisis de datos y periodo de estudio 10 3.2.2 Variación temporal del caudal total y de la precipitación 10 3.2.3 Variación mensual del caudal base y de la escorrentía 10 superficial 3.2.4 Comportamiento de los caudales máximos por mes 10 3.2.5 Análisis de los eventos de tormenta 10 3.2.6 Curso diario del caudal y su relación con los elementos 11 meteorológicos, en días sin influencia de lluvia 4. RESULTADOS Y DISCUSIÓN 12 4.1 Variación temporal de las precipitaciones 12 4.2 Variación temporal de la temperatura y humedad relativa del 12 aire 4.3 Variación temporal de los caudales y de la precipitación 13 4.4 Variación mensual de los caudales y de la precipitación 15 4.5 Caudales base y escorrentías superficiales 17 4.6 Caudales máximos por mes 19 4.7 Eventos de tormentas y generación de caudales 20 4.7.1 Categorización de los eventos de tormenta 21 4.7.2 Respuesta hidrológica en condiciones de suelo húmedo, 21 durante un evento de mediana y uno de gran magnitud 4.7.3 Respuesta hidrológica en condiciones de alta humedad del 24 suelo, durante un evento pequeño y dos medios. 4.7.4 Respuesta hidrológica en condiciones de alta humedad del 26 suelo, durante un evento medio y uno pequeño 4.7.5 Respuesta hidrológica en condiciones de baja humedad del 28 suelo durante un evento medio

4.8 Curso diario de caudales 29 4.8.1 Días sin influencia de lluvia en invierno 30 4.8.2 Días con pequeñas precipitaciones en primavera 31 4.8.3 Días sin influencia de lluvia en verano 32 5. CONCLUSIONES 35 6 BIBLIOGRAFÍA 36 ANEXOS

1 Abstracts and Keywords 2 Ubicación de las cuencas en estudio 3 Fotografías de las cuencas en estudio 4 Características de los suelos de las cuencas en estudio 5 Datos de: precipitación, caudales, escorrentías,

temperatura del aire y humedad relativa del aire 6 Distribución temporal de las precipitaciones y contenido

de humedad del suelo (%/vol) en las cuencas Con Pino y Sin Cubierta, de acuerdo a las precipitaciones mensuales (Pp)

7 Tormentas contabilizadas

RESUMEN EJECUTIVO Entre julio de 2008 a junio de 2009, se analizó la variación estacional, mensual, y diaria del caudal de dos cuencas pluviales del tipo exorreico con similares características fisiográficas y de uso forestal. Ambas se ubican en la Cordillera de la Costa, Región del Biobío. La primera plantada con Pinus radiata D. Don (en adelante Con Pino) establecida en 1987 con una densidad actual de 320 árb/ha ubicada sobre suelos alfisoles profundos derivados de rocas metamórficas, y la segunda “Sin Cubierta” arbórea emplazada sobre alfisoles profundos derivados de rocas graníticas. Para ello, se realizó un análisis descriptivo de la información de los hidrogramas, del contenido de agua de los suelos, y de las variables meteorológicas: precipitación, temperatura del aire y humedad relativa del aire. Durante el año en estudio, la precipitación total, en la cuenca Con Pino correspondió a 1.483 mm y en la Sin Cubierta a 1.258 mm. En cuanto a los caudales totales, la cuenca Con Pino presentó un caudal total de 430 mm y la Sin Cubierta de 1.023 mm. Esta diferencia entre caudales fue atribuida al alto consumo de agua de la plantación de Pinus radiata y a las altas pérdidas de agua por intercepción. La variación estacional y mensual de los caudales estuvo directamente relacionada con la distribución de las precipitaciones y el contenido de agua de los suelos. Durante los meses más lluviosos se concentraron los mayores caudales, a consecuencia de la alta pluviometría y de la mayor humedad de los suelos. Posteriormente, en los meses estivales, debido a la ausencia de precipitación los caudales disminuyeron considerablemente y respondieron a las reservas de agua de sus suelos. Al analizar en forma simultanea la respuesta hidrológica de cada cuenca, mediante hidrogramas de tormenta, se constató que los caudales presentaban una reacción dependiente del contenido de agua de los suelos, de la magnitud de la tormenta y de las variaciones en la intensidad de ésta. Para tormentas de mediana (10-50 mm) y de gran magnitud (mayores a 50 mm), desarrolladas en los meses más lluviosos, los hidrogramas presentaron crecidas con breves tiempos de reacción (periodo de tiempo entre el inicio de la precipitación y el aumento del caudal) que generaron altos volúmenes de escorrentías superficiales y aumentos en los caudales base. Cabe destacar que en todas las tormentas el hidrograma de la cuenca Con Pino reaccionó en forma más moderada presentando crecidas con mayores tiempos de reacción, menores caudales punta y menores fases de ascenso y de descenso. La mayor diferencia entre los hidrogramas se generó en tormentas de pequeña magnitud (5-10 mm) ya que, independiente del estado de humedad del suelo, el caudal base de la cuenca Con Pino no presentó incrementos. Esta situación puso de

manifiesto la mayor capacidad de captación de agua de sus suelos (disponibilidad de espacio) y las altas pérdidas de agua por intercepción generadas por la plantación. Al analizar el curso diario de los caudales en las estaciones de invierno, otoño y primavera, se constató que el caudal de la cuenca Sin Cubierta fue mayor al de la Con Pino, donde los cursos diarios de los caudales de ambas cuencas no fueron influenciados por la intensidad de la evapotranspiración. Posteriormente, durante el periodo estival, los caudales de la cuenca Sin Cubierta fueron aún mayores a los de la Con Pino. Durante este periodo el caudal diario de la cuenca Con Pino fue parejo y no estuvo influenciado por la intensidad de la evapotranspiración. En cambio, el caudal de la Sin Cubierta presentó un curso diario altamente influido por el curso diario de la evapotranspiración, especialmente por efecto de la zona de protección; este caudal presentó sus menores valores en las horas de mayor temperatura del aire y mayores valores en las horas de menor temperatura del aire, con efectos en el movimiento ascendente o descendente de los capilares de agua. Palabras clave: Pinus radiata, microcuencas, caudal, suelo, clima.

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1. INTRODUCCION Las cuencas hidrográficas son unidades territoriales, captadoras y reguladoras del agua disponible. Por esta razón, se hace necesario generar estudios que logren describir la forma en que el recurso hídrico se ve afectado por sus características y las variables meteorológicas, con el propósito de alcanzar un buen manejo de éstas. Estos estudios en su mayoría consisten en realizar un seguimiento de los caudales y la evapotranspiración, ya que son estos los flujos resultantes de la interacción de los factores meteorológicos, características físicas, geomorfológicas y vegetacionales de las cuencas. En tiempos donde cada vez van aumentando las superficies destinadas a la actividad forestal productiva, lograr un acertado conocimiento del efecto de las plantaciones forestales y de la deforestación sobre el recurso hídrico es fundamental. Por esta razón, se ha decidido realizar este estudio en una de las zonas con mayor superficie de plantaciones forestales y donde se ha evidenciado el mayor cambio de uso del suelo, como es la región del Biobío. Se estudiará el comportamiento temporal del caudal de dos cuencas forestales; la primera, cubierta con una plantación de Pinus radiata D. Don (Con Pino) emplazada sobre suelo metamórfico; y la segunda, sin cubierta arbórea (Sin Cubierta), emplazada sobre suelo granítico. Como hipótesis del presente trabajo se plantea que la cubierta vegetal, la magnitud de la precipitación y el tipo de suelo son los principales factores reguladores de la variación temporal de los caudales de estas cuencas. Por otro lado, al evaluar los caudales, la cuenca Con Pino presentará menores valores de caudal que la Sin Cubierta, debido a que las forestaciones canalizan la mayor parte de las precipitaciones hacia salidas evaporativas. Lo anterior es provocado por los aumentos en la transpiración y las pérdidas por intercepción. El objetivo general de este trabajo es: Analizar la influencia de los factores que regulan la variación temporal del caudal de dos microcuencas con diferente cubierta vegetal y suelo, ubicadas en la Cordillera de la Costa, cerca de Nacimiento, Región del Biobío. Para lograr este objetivo, se deben cumplir los siguientes objetivos específicos: • Determinar la variación estacional, mensual y diaria del caudal de dos

microcuencas con distinta cubierta vegetal y suelo. • Evaluar el efecto que tienen los factores meteorológicos sobre la variación de los

caudales. • Distinguir el efecto que tienen las tormentas en el caudal. • Identificar el efecto de los parámetros meteorológicos sobre el curso diario del

caudal.

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2. MARCO TEÓRICO 2.1 Cuenca hidrográfica Una cuenca hidrográfica es un área definida topográficamente, drenada por un curso de agua o un sistema conectado de cursos de agua, de tal forma que todo el caudal es descargado a través de una salida simple (Monsalve, 1999). Desde el punto de vista geomorfológico, la cuenca hidrográfica es una unidad compleja, ya que existe una estrecha interrelación entre clima, morfología de la cuenca, suelo y vegetación. Estos recursos dependen unos de otros, por lo que deben considerarse todos en conjunto. Para fines de análisis hidrológico, se consideran pequeñas cuencas hidrográficas o microcuencas a aquellas unidades topográficas/hidrológicas de terreno, que presentan una red de drenaje de primer o segundo orden, con un área drenada que puede ir de 1 a 100 ha (Bahamondes, 2005). Para efectos de escritura del presente trabajo se calificará como cuencas a ambas microcuencas en estudio, aunque ambas califican como microcuencas. 2.2 Balance hídrico en una cuenca El balance hídrico corresponde a la cuantificación de los montos que participan en el ciclo hídrico y consiste en la aplicación del principio de conservación del agua a una superficie por un tiempo determinado, conocido como ecuación de continuidad (Martínez y Navarro, 1996; Fernández, 1996). En una cuenca, el balance hídrico puede ser descrito en términos de entradas y salidas. En una región, asumiendo entradas sólo por precipitación, el balance del agua según Manning (1997), es: EVPT = PP – (ES + ∆A) [1] donde la evapotranspiración (EVPT) es igual a la precipitación (PP), menos la escorrentía (ES), y menos el cambio en el almacenamiento de agua (∆A) de la cuenca. La variación temporal de este balance, se encuentra determinada en gran medida por el clima de un lugar, que con todos sus elementos interactúa con los factores físicos de la cuenca (Barnes et al.,1998), siendo los parámetros más importantes, la precipitación, la temperatura y la humedad relativa del aire.

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2.3 Componentes del balance hídrico 2.3.1 Precipitación Se denomina precipitación a la caída del agua desde las nubes, producto de la condensación del vapor de agua contenido en el aire. Esta precipitación, se puede presentar en diversas formas líquidas: lluvia, llovizna, chubascos; y en estado sólido: nevada, nieve granulada y granizo (López y Blanco, 1976). El tipo de precipitación que por sus montos tiene mas relevancia es la lluvia. Esta forma líquida de la precipitación, es el principal componente de los aportes de agua en el balance hídrico. 2.3.2 Escorrentía y caudal Se denomina escorrentía, a la precipitación efectiva o excedente de agua que fluye por diferentes caminos hacia la red de drenaje, tanto a nivel superficial, subsuperficial o subterráneo. Se denomina escorrentía subterránea a la fracción de la precipitación que se desplaza llegando a la capa freática, desembocando posteriormente a la red de drenaje superficial. La velocidad de movimiento de esta agua es baja, menor a 1 m/h (Martínez de Azagra y Navarro, 1996). Cuando los primeros horizontes de suelo se encuentran saturados se genera la escorrentía sub superficial, la cual tiene un movimiento vertical y horizontal, pudiendo reaparecer como escorrentía superficial (Martínez de Azagra y Navarro, 1996). La escorrentía superficial se produce cuando las precipitaciones resultan ser mayores que la infiltración. Corresponde al agua que no se infiltra, producto de la saturación del suelo, y que alcanza la red de drenaje, moviéndose por la superficie del terreno, por acción de la gravedad (Martínez de Azagra y Navarro, 1996). Una vez que el agua alcanza la red de drenaje o cauce, el proceso se denomina “caudal”, que corresponde al volumen de agua por unidad de tiempo (m3/s, l/s) (Davie, 2003). El registro continuo del caudal se conoce como hidrograma (Davie, 2003), que es la expresión integral de las características fisiográficas y climáticas que rigen las relaciones entre lluvia y escorrentía de una cuenca. Son particularmente importantes el hidrograma anual y el hidrograma de tormenta, ya que ponen en juego todas las características hidrológicas y meteorológicas de la cuenca, y permiten realizar una comparación entre cuencas de la misma, o de diversas regiones.

El hidrograma anual, está constituido por un caudal base continuo sobre el que se sitúan distintos caudales punta, correspondiente a la escorrentía directa producida por las lluvias. Si la escala de tiempo se amplía, de tal manera que se pueda

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observar la escorrentía directa correspondiente a una lluvia aislada, se obtiene el hidrograma de tormenta (Sherman, 1932) que al igual que en el hidrograma anual, es posible distinguir escorrentía directa y caudal base.

2.3.3 Evapotranspiración La evapotranspiración corresponde a la cantidad de agua transferida del suelo a la atmósfera por evaporación y por transpiración de las plantas (López y Blanco, 1976; Lee, 1980; Fernández, 1996; Monsalve, 1999). La transpiración es un proceso fisiológico, mediante el cual el agua pasa del estado líquido al gaseoso en el interior de las plantas, y retorna a la atmósfera a través de los estomas de las hojas (Fernández, 1996). Las tasas de transpiración, están asociadas a las distintas especies vegetales, como también a su estado de crecimiento, etapa de desarrollo, profundidad de las raíces y capacidad para disponer del agua en el suelo. Además, depende de los factores meteorológicos, propiedades del suelo y agua disponible (Elías y Giménez, 1965; Novoa 1998; Putuhena y Cordery, 2000). La evaporación se define como el proceso físico por el cual el agua que se encuentra en estado líquido pasa al estado gaseoso. La evaporación del agua a la atmósfera ocurre a partir de superficies de agua libre (océanos, lagos, ríos), de zonas pantanosas, del suelo, y de la vegetación húmeda (Allen et al., 1998). Los mismos factores que dominan la evaporación desde una superficie de agua abierta, también dominan la evapotranspiración. Estos son: el suministro de energía y el transporte de vapor de agua. Por otra parte, el suministro de agua a la superficie de evaporación, es un tercer factor que se debe tener en cuenta. A medida que el suelo se seca, la tasa de evapotranspiración cae por debajo del nivel que generalmente mantiene un suelo bien humedecido (Chow et al., 1994). Fernández (1996), resume los mecanismos que condicionan la evapotranspiración, en tres factores reguladores: • El primer factor es la energía necesaria para producir el cambio del agua de

estado líquido a vapor. Tal energía proviene de la radiación solar y de la temperatura del aire, y corresponden a los elementos climáticos de mayor importancia que intervienen en este proceso.

• El segundo factor es el déficit higrométrico, referido a la capacidad del aire para

contener vapor de agua. Tal capacidad está determinada por la tensión de vapor existente a una temperatura dada y por la tensión de saturación a esa misma

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temperatura. Una mayor diferencia entre estas variables se traduce en una mayor capacidad del aire para contener vapor de agua.

• Por último, el tercer factor se refiere a las características propias que posee el

suelo como superficie evaporante, la capacidad del suelo para retener el agua, lo que a su vez depende de la profundidad, textura, contenido de materia orgánica y estructura del suelo (Schlatter et al., 2003).

2.4 Influencia de la vegetación en el balance hídrico de una cuenca Las características de la cubierta vegetal, afectan al balance hídrico debido a su rol en la redistribución de las precipitaciones, infiltración, almacenamiento del agua edáfica y evapotranspiración. De ahí, que la relación de la cubierta vegetacional y su densidad estén fuertemente ligadas sobre el balance hídrico del sitio, existiendo una relación causa – efecto sobre éste (Blest et al., 2003). Las copas interceptan lluvia, reduciendo tanto la cantidad como la fuerza con la que ésta llega al suelo. Las raíces estabilizan los suelos y forman canales que permiten una infiltración rápida. La materia orgánica que se forma de las raíces y hojas mejora la estructura del suelo y aumenta tanto la velocidad de infiltración como la capacidad de retención de agua. En general, se puede decir que la cubierta forestal reduce el gasto de las crecidas al mejorar la infiltración, acrecentando así las corrientes subterráneas a expensas de las superficiales (FAO, 1986). Mediante la transpiración, las plantas extraen agua del perfil del suelo, creando así una mayor capacidad de almacenamiento para precipitaciones futuras. En épocas estivales, debido a la alta intensidad de evapotranspiración que genera la vegetación, se observa un descenso en la humedad de los suelos, especialmente en los estratos más superficiales. Consecuencia de ello, las raíces deben buscar agua a mayor profundidad, donde presenta niveles de humedad superior (Huber, 2003). Por lo anterior especies con raíces poco profundas no pueden obtener agua y se marchitan. En cambio, especies con raíces profundas, como los árboles usados en las forestaciones, extraen agua de un volumen mayor de suelo y, por tanto, continúan transpirando hasta que la humedad del suelo alcanza un contenido cercano al punto de marchitez (Pizarro et al., 2000).

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3. DISEÑO DE INVESTIGACIÓN 3.1 Material 3.1.1 Ubicación de las cuencas de estudio Las cuencas de estudio están ubicadas en los predios San Antonio y Pichún (Figura 1), localizados aproximadamente a 3 km al oeste de la ciudad de Nacimiento, (latitud 37º 28” sur; longitud 72º 42” oeste), en la vertiente oriental de la Cordillera de La Costa Región del Biobío, Chile. Ambos predios son propiedad de la empresa Forestal Mininco S.A.

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LOS ANGELES

MULCHEN

LA LAJA

NEGRETE

NACIMIENTO

RENAICO

SAN ROSENDO

43

1

2

9

6

5

78

11

10

PICHUN SAN ANTONIO

8.7

414. 5

41. 3

16. 7

21. 1

14. 0

12. 6

7. 77. 7

54. 5

95. 5

PLANO UBICACION DE CUENCAS HIDROGRAFICAS680000

680000

690000

690000

700000

700000

710000

710000

720000

720000

730000

730000

740000

740000

5830000 5830000

5840000 5840000

5850000 5850000

5860000 5860000

5870000 5870000

Figura 1. Localización general del área de estudio.

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3.1.2 Características de las cuencas en estudio, clima y suelos

En el cuadro 1 se dan a conocer las características de las cuencas hidrográficas incluidas en el análisis.

Cuadro 1. Valores de los parámetros hidrológicos y morfométricos de las cuencas.

Parámetros Unidad Cuenca Con Pino Cuenca Sin Cubierta Área de la cuenca ha 12,55 14,57 Perímetro km 1,70 1,15 Longitud cauce principal km 0,47 0,23 Índice de Gravelius 1,35 1,09 Alejamiento medio km 1,34 0,80 Pendiente media de la cuenca % 25,15 43,33 Pendiente media del cauce % 22,00 32,00 Altitud m s.n.m. 327,00 226,00 Canal de alimentación km/km2 0,21 0,28 Coeficiente orográfico 85,01 59,03 Densidad de drenaje km/km2 4,67 3,54 Coeficiente de torrencialidad 37,16 40,90

Rectángulo equivalente Si No

Clima. Ambas cuencas poseen un clima de tipo templado infratermal estenotérmico, con un régimen mediterráneo perhúmedo (Fuenzalida, 1971), el cual es equivalente a la tendencia climática mediterránea húmeda establecida por Di Castri y Hajek (1976). Poseen una estación seca corta en verano (menos de 4 meses), durante los cuales no llueve más del 5% del total anual (Matus et al., 2006). La precipitación promedio anual de la zona es de 1.150 mm (INIA, 1989). La temperatura promedio anual del aire de la zona de Nacimiento es de 13ºC. Suelos. La cuenca Con Pino presenta suelos metamórficos (Alfisoles), formados principalmente por meta areniscas y filitas (SERNAGEOMIN, 2002). De acuerdo a las descripciones de los perfiles de suelo realizadas por el Laboratorio de Suelos, Nutrición y Productividad Forestal de la Facultad de Ciencias Forestales de la Universidad de Concepción, estos suelos presentan horizontes A-AB-B1-B2r-C, con una profundidad total de 301,6 cm, además de un horizonte orgánico de 2,6 cm de espesor (Oi: 2 cm, Oe: 0,5 cm, Oa: 0,1 cm). A nivel superficial los suelos presentan estructura granular–bloques subangulares, textura franco arenosa a arcillo-limosos, buen drenaje interno y externo. En el

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horizonte A la densidad aparente es de 1,15 g/cm³, el contenido de materia orgánica de 7,5% y la pedregosidad de 10%.

La cuenca Sin Cubierta posee suelos graníticos (Alfisoles), formados por material intrusivo altamente meteorizado y rico en cuarzo. Estos se desarrollaron a partir de rocas graníticas, que constituyen el batolito costero. Son suelos en posición de lomajes y cerros, muy susceptibles a la erosión (Honorato, 1986). De acuerdo al estudio mencionado anteriormente, estos suelos presentan horizonte A-B1-B2-BCr-C, con una profundidad total de 439 cm; en este caso el horizonte O no esta presente. El horizonte A presenta una textura franca, densidad aparente de 1,3 g/cm³, contenido de materia orgánica de 7,4% y pedregosidad de 2%. En la cuenca Con Pino y en la Sin Cubierta a orillas del cauce, se presenta un mantillo de ±2 y ±3 cm de espesor respectivamente, con distinto grado de descomposición, clasificándose según Schlatter et al. (2003) como Moder.

3.1.3 Cubierta vegetal La cuenca Con Cubierta presenta una plantación de Pinus radiata establecida en 1987, correspondiente a una segunda rotación. Además presenta 2 raleos y poda hasta los 6 m de altura. El área basal es de 32,9 m²/ha, la densidad de plantación es de 320 arb/ha, la altura media de 28 m, el diámetro a la altura de pecho de 36 cm y la cobertura de copas media es de 65%. Bajo la plantación se presenta un estrato herbáceo y arbustivo. El estrato herbáceo, presenta una cobertura inferior al 25% y esta conformado principalmente por gramíneas que perecen habitualmente durante el estío por estrés hídrico. El estrato arbustivo, también presenta una cobertura inferior al 25% y esta conformado por Aristotelia chilensis, Rubus ulmifolius y algunos individuos arbóreos de baja altura de las especies Lithraea caustica, Peumus boldus y Cryptocaria alba, creciendo aislados o en grupos que cubren superficies inferiores a 100 m². Igualmente, a orillas del cauce presenta una zona de protección ripariana multiestratificada de ±6,7 m por lado. Esta zona de protección presenta un estrato herbáceo de altura de ±0,5 m y una cobertura de 25%, predominando especies como Nertera granadensis, Holcus lanatus, Fragaria chilensis, Juncus procerus. El estrato arbustivo tiene una altura promedio de ±1,3 m y una cobertura de 58%, predominando Aristotelia chilensis, Rubus contrictus y Chusquea quila. El estrato arbóreo presenta una altura de ±20 m y una cobertura de 60%, predominando Pinus radiata y Persea lingue. La cuenca Sin Cubierta presenta exigua vegetación, sin embargo a orillas del cauce, se desarrolla una densa zona de protección de ±20 m por lado. Esta zona tiene un estrato herbáceo con una altura de ±0,5 m y una cobertura de 24%, predominando las especies Boquila trifoliolata, Equisetum bogotense y Muehlenbeckia hastulata. El

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estrato arbustivo tiene una altura promedio de ±1,5 m y una cobertura de 48%, predominando Chusquea quila, Chusquea cumingii, Rubus constrictus y Aristotelia chilensis. El estrato arbóreo presenta una cobertura de 28%, predominando Cryptocarya alba, Persea lingue, Pinus radiata y Nothofagus obliqua. 3.1.4 Registro de las precipitaciones La información de la precipitación fue registrada a través de pluviógrafos tipo Tipping bukets (marca HOBO Event®), instalados en lugares libres de vegetación arbórea, aledaños a cada una de las cuencas. 3.1.5 Registro de los caudales Los caudales fueron registrados mediante una estación limnimétrica ubicada en la salida de cada cuenca. Esta estación consta de un vertedero de concreto armado tipo Thompson con una escotadura triangular de 60º de paredes delgadas (Anexo 3). Este vertedero presenta la ventaja de adecuarse a la medida de caudales pequeños por la amplitud de la carga hidráulica. Cada vertedero fue calibrado en terreno a través de aforos periódicos para cubrir un amplio rango de caudales y lograr con ello la correspondiente curva de aforo (ecuación polinomial de grado tres, R² = 0,999, P < 0,01). La frecuencia de registro se fijó en tres minutos siendo almacenada en un datalogger. 3.1.6 Registro de la temperatura del aire y de la humedad relativa del aire La temperatura del aire y la humedad relativa del aire fueron registradas mediante un termohigrógrafo digital a 2 m sobre el nivel del suelo, ubicado a 50 m del vertedero. La frecuencia de lectura se fijó en 3 minutos. 3.1.7 Determinación del contenido de agua de los suelos La determinación del contenido de agua del suelo (%/vol), se realizó con una sonda TDR (Time Domain Reflectrometry; TRIME-FM3, sonda T3, Field Meausurement Device Version P3, IMKO®) calibrada para el suelo. La profundidad máxima de medición se fijó de acuerdo a las características del suelo y las recomendaciones de Huber y Trecaman (2000), hasta 2,5 m de profundidad, con una secuencia de medición cada 10 cm. Las mediciones se realizaron mensualmente durante todo el periodo de estudio (Frêne, 2010).

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3.2 Metodología 3.2.1 Análisis de datos y periodo de estudio En este estudio se utilizó la información de los hidrogramas de las cuencas, humedad del suelo (%/vol) y la información meteorológica disponible, precipitación (mm), temperatura del aire (°C), humedad relativa del aire (%), durante el periodo comprendido entre julio de 2008 y junio de 2009. Para el procesamiento de las variables hidro-meteorológicas, la información se agrupó a intervalos de una hora. Con esta información se determinaron los valores diarios, mensuales y anuales. La información del contenido de agua de los suelos se evalúo a través de un perfil de 250 cm y a escala mensual. 3.2.2 Variación temporal del caudal total y de la precipitación Mediante un sistema de coordenadas, se evalúo la relación de la precipitación anual sobre los caudales anuales de cada cuenca en estudio. 3.2.3 Variación mensual de los caudales base y de la escorrentía superficial En cada cuenca en estudio, el caudal total fue separado en caudal base y escorrentía superficial, de acuerdo al método gráfico recomendado por Martínez de Azagra y Navarro (1996). Esta información se agrupó a escala mensual. De esta forma, se determinó la participación de caudal base y de escorrentía superficial en el transcurso del estudio. 3.2.4 Comportamiento de los caudales máximos por mes Se analizaron y compararon los caudales máximos horarios del mes de cada cuenca, con la finalidad de determinar la magnitud y la diferencia de estos caudales, según la cuenca. Mediante este análisis se detectaron las variables meteorológicas que determinaron los caudales máximos. 3.2.5 Análisis de los eventos de tormenta Para evaluar la respuesta del caudal a escala horaria, se analizaron algunos hidrogramas de tormenta en forma simultánea en cada cuenca. Con ello se logró determinar la importancia del estado de humedad del suelo, y la influencia de la cubierta vegetal.

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En la selección de las tormentas se tomó en cuenta el monto de la precipitación, su duración, estado de humedad del suelo, la época del año en que ocurrieron, y el tiempo transcurrido entre éste y el evento anterior. Mediante la separación del hidrograma, según la metodología de Martínez de Azagra y Navarro (1996), se determinó la respuesta de los caudales a las tormentas. En este estudio se consideró como evento de tormenta, a las precipitaciones continuas de magnitud total superior a 5 milímetros y antecedidos por un período de 6 horas sin lluvia (con un intervalo máximo de 5 horas sin lluvia). No se consideraron en esta investigación los eventos de lluvia inferiores a 5 mm debido a su menor efecto en la generación de caudales máximos (Castillo, 2005). Para la categorización de las tormentas se utilizó la metodología de Primrose (2004) y Castillo (2005), donde estos fueron agrupados de acuerdo al volumen total de precipitación como se indica a continuación.

• Pequeños: 5 - 10 mm • Medios: 10 - 50 mm • Grandes: más de 50 mm.

3.2.6 Curso diario del caudal y su relación con los elementos meteorológicos: temperatura del aire y humedad relativa del aire, en días sin influencia de lluvia Se analizó la relación existente entre el curso diario del caudal y las variables meteorológicas: precipitación, temperatura del aire y humedad relativa del aire para los días escogidos de las estaciones del año, los cuales correspondieron a días sin influencia de lluvia. Estos días correspondieron a aquellos precedidos por un período de 48 o más horas sin lluvia. Con ello se logró relacionar la influencia que tiene la evapotranspiración en el curso diario del caudal. Se evalúo el comportamiento del curso diario de los caudales en días “sin presencia de lluvia” y “con presencia de lluvia” con la condición de que estos hallan sido precedidos de por lo menos 48 horas sin lluvia. Para días sin presencia lluvia, se seleccionaron varios días consecutivos con condiciones meteorológicas similares, determinándose un valor promedio por hora de las variables en estudio. En cambio, en días con presencia de lluvia, se utilizaron los valores de las variables hidrometeorológicas horarias de un solo día.

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4. RESULTADOS Y DISCUSION 4.1 Variación temporal de las precipitaciones En la cuenca Con Pino se registró un total anual de 1.483 mm de precipitación y en la Sin Cubierta 1.258 mm. Considerando los doce meses de estudio, estos montos fueron superiores a un año promedio, ya que la precipitación histórica promedio anual de la zona es de 1.150 mm (INIA, 1989). La figura 2, muestra la distribución temporal de las precipitaciones de ambas cuencas.

Figura 2. Variación temporal de las precipitaciones. En ambas cuencas, las precipitaciones se concentraron entre mayo y agosto, representando en conjunto un 86% del total anual de precipitación. Por el contrario, las menores precipitaciones fueron durante la época estival (diciembre a marzo). La precipitación de este periodo representa en conjunto el 1,2% del total anual, donde enero correspondió al mes más seco del periodo de estudio. 4.2 Variación temporal de la temperatura y humedad relativa del aire En la cuenca Con Pino la temperatura del aire promedio anual fue 13,4ºC y sus valores promedios mensuales fluctuaron entre los 6,7 y 17,9ºC. En la Sin Cubierta la temperatura del aire promedio anual fue 14,6ºC y sus valores promedios mensuales fluctuaron entre los 6,8 y 20,7ºC. En ambas cuencas las temperaturas mínimas se registraron durante el mes de junio y las máximas en febrero (Anexo 5).

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Las menores diferencias entre las temperaturas máximas y mínimas registradas en la cuenca Con Pino, demuestran que en un medio forestal se produce una amortiguación de las oscilaciones térmicas. Por otro lado la humedad relativa promedio mensual fluctuó entre 57 y 96% en la cuenca Con Pino y entre 48 y 91% en la cuenca Sin Cubierta. Lo anterior entrega una humedad relativa promedio anual de 78 y 68% respectivamente, registrándose las mínimas en enero y las máximas en junio y agosto (Anexo 5). Durante los meses estivales, debido al fuerte ascenso de la temperatura del aire a media tarde la humedad relativa ocasionalmente alcanzó valores inferiores al 20%. La alta capacidad secante del aire, sumada a las elevadas temperaturas y frecuentes vientos, generó un ambiente muy favorable para intensificar la evapotranspiración, siendo los meses de diciembre a abril los de mayor demanda hídrica. 4.3 Variación temporal de los caudales y de la precipitación Las figuras 3 y 4, representan la variación temporal de las precipitaciones y del caudal para la cuenca Con Pino y Sin Cubierta. En ellas se evidencia que existió una relación directa entre la distribución de las precipitaciones y el caudal de cada cuenca. Se observa un régimen netamente pluvial, pues el comportamiento de los caudales presenta un hidrograma con fluctuaciones dependientes de la intensidad de la precipitación. Los mayores caudales se observaron entre los meses de mayo y septiembre producto de las mayores precipitaciones. Durante aquellos meses, la forma del hidrograma de las cuencas fue muy similar al hietograma, principalmente en la cuenca Sin Cubierta, lo que sugiere que en aquellos meses las cuencas estuvieron influidas por procesos de escorrentía superficial. La cantidad de agua que pasó por cada vertedero durante el año de estudio, fue de 430 mm en la cuenca Con Pino, lo que correspondió al 29% de la precipitación anual, y de 1.023 mm en la Sin Cubierta, lo que correspondió al 81% de la precipitación anual. Lo anterior indica, que la reacción de los efluentes de las cuencas frente a los diferentes eventos de lluvia fue muy distinta.

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Figura 3. Variación temporal de las precipitaciones y del caudal. Cuenca Con Pino.

Figura 4. Variación temporal de las precipitaciones y del caudal. Cuenca Sin Cubierta.

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4.4 Variación mensual de los caudales y de la precipitación La figura 5, representa la distribución mensual de la precipitación y de los caudales totales de las cuencas en estudio. En la cuenca Con Pino los caudales totales mensuales oscilaron entre 1 y 128 mm/mes, presentándose los más bajos en febrero y los más elevados en agosto. Por su parte en la cuenca Sin Cubierta los caudales mensuales oscilaron entre 13 y 243 mm/mes, registrándose los mas bajos en abril y los mas elevados en agosto. Los caudales mensuales de la cuenca Sin Cubierta con respecto a los de la Con Pino, fueron mayores entre 11 y 152 mm/mes, presentando las mayores diferencias en septiembre y las menores en abril, alcanzando una diferencia promedio de 49 mm/mes.

Figura 5. Variación mensual de la precipitación y del caudal en cuencas Con Pino y Sin Cubierta. Durante los primeros meses del estudio, julio a septiembre de 2008 (periodo I), producto de la alta precipitación, los suelos de ambas cuencas presentaron elevado contenido de humedad, registrando valores a nivel superficial (<50 cm) entre 36 y 32% del volumen, en ambas cuencas (Anexo 6). La situación anterior determinó una reducción en la infiltración de los suelos, por lo que ante eventos de precipitación, se generó inmediatamente escorrentía superficial y un rápido incremento de los caudales. Durante el periodo I la cuenca Con Pino registró un caudal total de 329 mm y la Sin Cubierta un caudal total de 693 mm.

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Desde octubre de 2008 a marzo de 2009 (periodo II), las precipitaciones se vieron notoriamente disminuidas, registrando un total de 81,9 mm en la cuenca Con Pino y de 67,9 mm totales en la Sin Cubierta. Por lo anterior, el contenido de agua de los suelos a través de un perfil de 2,5 m descendió rápidamente, variando desde 855 a 467 mm/mes en la cuenca Con Pino, y desde 759 a 455 mm/mes en la Sin Cubierta. Cabe destacar, que en ambas cuencas los valores más bajos de humedad se observaron a nivel superficial, entre los 0 y 50 cm (Anexo 6). En el periodo II, la cantidad de agua que pasó por el vertedero de la cuenca Con Pino fue de 43 mm totales, correspondiendo al 13% del caudal de los meses anteriores; por su parte, en el vertedero de la Sin Cubierta pasaron 220 mm en total, cantidad que correspondió al 31% del caudal del periodo I. Evidentemente, en ambas cuencas se produce un descenso importante de los caudales por la falta de precipitación y por un mayor consumo por evapotranspiración. Las condiciones meteorológicas caracterizadas por la temperatura del aire y la humedad relativa del aire (Anexo 5) provocaron un aumento en las tasas de evapotranspiración, (especialmente en la cuenca Con Pino). Al comparar los caudales de las cuencas en el periodo II, se observa que en la cuenca Con Pino la disminución de los caudales fue más acentuada, producto de la mayor, disminución de la humedad de sus suelos (Anexo 6). Esto se explica por la mayor actividad fisiológica de la cubierta, debido al sistema radicular más desarrollado que presenta esta cuenca (Lee, 1980; Huber et al., 1985; Huber y López 1993; Huber y García 1999; Huber y Trecaman 2002). Otro factor que influyó en la disminución de los caudales de la cuenca Con Pino fueron las pérdidas de la precipitación por intercepción por parte de la cubierta arbórea (Huber et al., 1985). Contrario a lo ocurrido en cuenca Sin Cubierta, la cual presentó mayores volúmenes de agua que tuvieron la posibilidad de infiltrar y de contribuir a los cauces. Autores como Huber et al. (1985) afirman que una plantación adulta registra altos niveles de consumo de agua por evapotranspiración y pérdidas por intercepción. En consecuencia cuando las precipitaciones son escasas o de menor intensidad, éstas quedan retenidas o son absorbidas por la vegetación sin tener grandes aportes al flujo base. Según Frêne (2010), el porcentaje de intercepción en la cuenca Con Pino en el periodo II fluctuó entre 33 y 83%. Con respecto a los menores caudales, estos fueron registrados durante el mes de febrero en la cuenca Con Pino y en el mes de abril en la Sin Cubierta. Por lo que en la cuenca Con Pino se alcanzó el mínimo caudal, dos meses antes.

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Desde abril a junio de 2009 (periodo III), al reiniciarse las precipitaciones se observó un paulatino aumento del contenido de agua de los suelos (Anexo 6) y posteriormente de los caudales. Puede apreciarse que durante el mes de abril, producto de la baja precipitación que alcanzó 15 mm/mes en la cuenca Con Pino y 13 mm/mes en la Sin Cubierta, no hubo aumento de los caudales totales. Esto debido a que las precipitaciones incidentes en su mayoría fueron infiltradas y retenidas por los suelos, contribuyendo a recargar las reservas de agua de éstos, antes que se presentara una percolación que alimente los caudales. Por otra parte, durante este mes, en la cuenca Con Pino hubo un 100% de intercepción (Frêne, 2010). Posteriormente, en mayo de 2009, las precipitaciones cercanas a los 207 mm/mes en la cuenca Con Pino y de 178 mm/mes en la Sin Cubierta, continuaron aumentando el contenido de humedad de los suelos (Anexo 6). Esta situación generó un incremento de los caudales, por lo que durante este mes la cuenca Con Pino presentó un aumento de su caudal de 3,6 veces y la Sin Cubierta de 1,9 veces con respecto al caudal del mes de abril. Finalmente, en junio de 2009 la precipitación fue de 371 mm/mes en la cuenca Con Pino y de 331 mm/mes en la Sin Cubierta. En este mes, el contenido total de agua de los suelos en los 2,5 m de profundidad alcanzó valores equivalentes a 710 mm en la cuenca Con Pino y de 670 mm en la Sin Cubierta, registrando sus mayores valores a nivel superficial (Anexo 6). Razón por la cual, sus caudales mensuales continuaron aumentando, alcanzando volúmenes de 47 y 72 mm/mes, respectivamente. 4.5 Caudales base y escorrentías superficiales Al separar el caudal total en caudal base y escorrentía superficial, se constató que la proporción mayoritaria del agua del caudal total fue de origen subsuperficial representada como caudal base y la menor proporción por escorrentía superficial, esta presentó una relación directa con la intensidad de la precipitación y el grado de saturación de los suelos. La figura 6 muestra los caudales base y la escorrentía superficial. En ambas cuencas el comportamiento del caudal total muestra proporciones de caudal base y escorrentía superficial con una notoria diferencia. Se constata un aumento de caudal superficial y de caudal base durante los meses más lluviosos, y una disminución de estos en los meses de menores precipitaciones.

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Figura 6. Variación mensual del caudal base y de la escorrentía superficial en cuencas Con Pino y Sin Cubierta.

Se puede apreciar que en la cuenca Con Pino, entre julio y septiembre de 2008 y desde abril a junio de 2009, el caudal base representó entre el 55 y 74% del caudal total, frente a una escorrentía superficial de 45 y 26% respectivamente. En cuanto al periodo octubre de 2008 a marzo de 2009, estos porcentajes variaron considerablemente, ya que, el caudal base representó el 96% de caudal total, por lo que la escorrentía decreció considerablemente representando el 4%. En la cuenca Sin Cubierta, durante los meses lluviosos el porcentaje de caudal base representó entre el 41 y 91% y en consecuencia la escorrentía superficial estuvo entre el 59 y 9% del caudal total. Posteriormente, durante los meses estivales el caudal base alcanzó a representar un 99% del caudal total frente a un 1% de escorrentía superficial. La baja participación de la escorrentía superficial en el período estival indica que los caudales de estiaje de ambas cuencas estuvieron conformados principalmente por agua de origen sub-superficial, y en menor proporción por la de escorrentía superficial. Cabe destacar que en la cuenca Con Pino, la escorrentía superficial fue aún menor que la observada en la Sin Cubierta, debido a la plantación de Pinus radiata por lo que sus suelos presentaban mayor actividad biológica, además de un horizonte orgánico bien definido, lo cual favoreció la infiltración del agua.

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Al mismo tiempo, la presencia de mayor cobertura vegetal en la zona de protección fue un atenuante importante de la escorrentía superficial, ya que esta cubierta de gran rugosidad generó una reducción de la escorrentía moderando los flujos de ésta ante los eventos de precipitación. Según Martínez y Navarro (1996), la cobertura vegetal en la zona de protección de cauce mejora la capacidad de retención e infiltración en las capas superficiales del suelo, por consiguiente colabora con la reducción de la escorrentía superficial. 4.6 Caudales máximos por mes La figura 7 representa los caudales máximos horarios, de cada mes generados en cada cuenca. Se observa que los caudales máximos de la cuenca Sin Cubierta fueron mayores a los caudales de la Con Pino. A medida que se avanzaba a los meses estivales los caudales máximos de ambas cuencas decrecieron considerablemente.

Figura 7. Caudales máximos por mes en cuencas Con Pino y Sin Cubierta.

En la cuenca Con Pino los caudales máximos fluctuaron entre 0,003 mm/h (febrero y marzo) y 2,25 mm/h (agosto). En la cuenca Sin Cubierta, los caudales máximos fluctuaron entre 0,02 (marzo y abril) y 4,6 mm/h (agosto). Durante los meses lluviosos, desde julio a septiembre de 2008 y mayo de 2009, los caudales máximos de ambas cuencas se asociaron a eventos de lluvia. En estos casos, el caudal máximo de la cuenca Sin Cubierta fue entre 1,6 y 2,4 veces superior al de la cuenca Con Pino. Los resultados anteriores demuestran la acción reguladora y el rol atenuador en la generación de escorrentía y de caudales punta por parte de la cubierta arbórea. Esto

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principalmente por los procesos de redistribución de las lluvias (Iroumé y Huber, 2000; Meunier et al., 1996; Singh, 1982). Posteriormente, entre los meses de diciembre de 2008 a abril de 2009 en la cuenca Con Pino, y desde diciembre de 2008 a marzo de 2009 en la cuenca Sin Cubierta, producto de la baja precipitación los caudales máximos no se asociaron a algún evento de lluvia, sino que, respondieron a la existencia de reservas de agua, (Meunier et al., 1996). Durante este periodo, específicamente en el mes de febrero, la cuenca Sin Cubierta presentó un caudal máximo de hasta de 9,5 veces el caudal de la cuenca Con Pino. Esto debido a que sus suelos disponían de mayores reservas de agua, como consecuencia de sus menores consumos por evapotranspiración. En ambas cuencas los caudales máximos fueron registrados en agosto de 2008, mes de mayor contenido de agua en el suelo, donde el mayor porcentaje de humedad se alcanzó a nivel superficial correspondiendo a un 36% del volumen en ambas cuencas (Anexo 6). Durante la crecida observada en agosto, el caudal de la cuenca Con Pino alcanzó un máximo de 2,2 mm/h, asociado a un evento de lluvia en el que precipitaron 105 mm en total, con intensidad promedio de 4,8 mm/h. En esta crecida el caudal punta fue 15 veces mayor al caudal promedio del mes. Asimismo, durante esta crecida el caudal de la cuenca Sin Cubierta alcanzó un máximo de 4,6 mm/h, asociado a un evento en el que precipitaron 94 mm en total, con una intensidad promedio de 3,5 mm/h. En esta crecida el caudal punta alcanzó a ser 14 veces mayor al caudal promedio del mes. 4.7 Eventos de tormentas y generación de caudales

La figura 8 representa la distribución anual de los eventos.

Figura 8. Distribución temporal de la cantidad de tormentas en las cuencas Con Pino y Sin Cubierta.

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Se contabilizaron 36 eventos de tormenta en la cuenca Con Pino y 32 en la Sin Cubierta. Estos se distribuyeron desde abril a noviembre no registrándose eventos entre diciembre y marzo. 4.7.1 Categorización de los eventos de tormenta En la Figura 9, se presenta la distribución de frecuencia para los eventos de precipitación categorizados por magnitud para cada cuenca en estudio.

Figura 9. Frecuencia de eventos de tormenta según su magnitud, en las cuencas Con Pino y Sin Cubierta.

Se puede apreciar que la mayor cantidad de eventos correspondieron a la categoría de medianos, es decir entre 10 y 50 mm. 4.7.2 Respuesta hidrológica en condiciones de suelo húmedo, durante un evento de mediana y uno de gran magnitud La figura 10, representa el comportamiento de los caudales durante una tormenta mediana seguida de otra grande desde el 9 al 11 de mayo. Durante este periodo el contenido de agua en los suelos de ambas cuencas, a nivel superficial fue de 22% del volumen (Anexo 6). El primer evento se desarrolló luego de un periodo de 5,8 días en que precipitaron menos de 0,5 mm totales en cada cuenca. Este evento tuvo una magnitud total de 25 mm en la cuenca Con Pino y de 22 mm en la Sin Cubierta.

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Figura 10. Respuesta de los caudales a dos tormentas consecutivas en las cuencas Con Pino y Sin Cubierta (9-11 de mayo).

En ambas cuencas los caudales comenzaron a incrementarse luego de 3 horas del inicio de la precipitación, cuando habían precipitado 7,2 mm en la cuenca Con Pino y 8,9 mm en la Sin Cubierta. Por lo anterior, la precipitación de las 3 primeras horas no causó efecto en los caudales siendo infiltrada por los suelos, retenida por las copas o evaporada. La situación anterior indica que inicialmente los suelos se hallaban bajo su capacidad de campo, consecuencia del alto consumo de agua por la evapotranspiración del periodo anterior. Por otra parte, en la cuenca Con Pino, durante las primeras horas de la tormenta se generaron las mayores pérdidas por intercepción, debido a la baja intensidad de la precipitación que en promedio fue de 2,4 mm/h, situación que también repercutió en el inicio de la crecida. En esta primera crecida, el caudal total de la cuenca Con Pino alcanzó un máximo de 0,03 mm/h y tuvo un aumento de su caudal base de 0,002 a 0,011 mm/h, generándose una escorrentía superficial total de 0,2 mm.

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Con respecto al caudal de la cuenca Sin Cubierta este alcanzó un máximo de 0,064 mm/h y tuvo un aumento de su caudal base de 0,02 a 0,03 mm/h. En este caso la escorrentía superficial total fue de 0,34 mm y fue 1,7 veces superior a la observada en la cuenca Con Pino. Al comparar los hidrogramas de las cuencas, se observa que el de la cuenca Con Pino, presentó una respuesta hidrológica más moderada que el de la Sin Cubierta, presentando crecidas con menores fases de ascenso y de descenso. Por otra parte, en las cuencas Con Pino y Sin Cubierta, los caudales punta se alcanzaron al final de la tormenta (con 24 y 21 mm precipitados, respectivamente) y el caudal punta de la cuenca Sin Cubierta fue 1,8 veces superior al de la Con Pino. Posteriormente, luego de un intervalo de 7 horas sin lluvia, en la cuenca Con Pino y de 8 horas sin lluvia en la Sin Cubierta, se desarrolló una segunda tormenta. Durante esta, en la cuenca Con Pino precipitaron 71 mm en total y en la cuenca Sin Cubierta 66 mm. En la cuenca Con Pino el aumento de los caudales se generó 7 horas después de haber comenzado el evento cuando habían precipitado 11,3 mm. En cambio, en la Sin Cubierta, esto ocurrió 2 horas después de haber comenzado el evento, cuando habían precipitado 6,6 mm. Nuevamente se pone de manifiesto la alta demanda hídrica de la cuenca Con Pino por parte de la plantación, ya que ante igual periodo sin precipitación los suelos de la Sin Cubierta fueron capaces de mantener mayores niveles de humedad. Por esta razón, la escorrentía superficial se generó antes que en la cuenca con Pino. Durante esta segunda tormenta, el hidrograma de la cuenca Con Pino alcanzó un caudal punta de 0,16 mm/h a fines de la tormenta con 67 mm precipitados. El aumento de su caudal base fue de 0,01 a 0,03 mm/h y la escorrentía superficial total fue de 1,1 mm. Del mismo modo, el hidrograma de la cuenca Sin Cubierta alcanzó un caudal punta de 0,26 mm/h (este fue 1,6 veces superior al de la Con Pino) con 46 mm precipitados. El aumento de su caudal base fue de 0,03 a 0,048 mm/h y la escorrentía superficial total fue de 1,9 mm. Durante esta segunda crecida, la proporción de escorrentía superficial en ambas cuencas fue 5 veces superior a la observada en la primera crecida. Asimismo, ambos caudales se vieron ampliamente incrementados. De esta forma, el caudal de la cuenca Con Pino logró ascender 5 veces en relación al caudal inicial, y el caudal de la cuenca Sin Cubierta 3 veces.

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4.7.3 Respuesta hidrológica en condiciones de alta humedad del suelo, durante un evento pequeño y dos medios La figura 11 representa el comportamiento de los caudales durante 3 tormentas seguidas, ocurridas entre el 8 y el 13 de julio. Durante este periodo el contenido de agua en el suelo cerca de la superficie alcanzó valores de 36% de volumen en ambas cuencas (Anexo 6).

Figura 11. Respuesta de los caudales a tres tormentas consecutivas en las cuencas Con Pino y Sin Cubierta (8-13 de julio).

En ambas cuencas la primera tormenta tuvo una magnitud total de 10,5 mm y se desarrolló luego de un periodo de 1,5 días en el que llovió menos de 1 mm en total.

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Durante la primera tormenta, en la cuenca Con Pino no se generó escorrentía superficial; tampoco hubo aumento de su caudal base, debido a la baja intensidad de la precipitación, que en promedio fue de 1,3 mm/h. Por lo que, la velocidad de infiltración de los suelos debió ser similar o mayor, a la intensidad de la lluvia, ya que la precipitación incidente no logró acceder en forma inmediata a los cauces superficiales. No obstante, en la cuenca Sin Cubierta, luego de 3 horas de iniciada la tormenta, cuando habían precipitados 6 mm, e incluso en un horario posterior a la intensidad máxima de las precipitaciones, se originó una leve escorrentía superficial que duró aproximadamente 10 horas y que en total fue de 0,6 mm. Sin embargo, al finalizar la tormenta su caudal total, tampoco se vio incrementado conservándose en 0,20 mm/h. Al no existir aumentos del caudal total ni escorrentía superficial, en la cuenca Con Pino, nuevamente se evidenció una mayor capacidad hídrica de sus suelos y una alta intercepción generada por la cubierta arbórea. Esto último, concuerda con los estudios de Calder (1992), donde sugiere que las plantaciones de Pinus spp. alteran considerablemente la cantidad de agua que llega al suelo, en comparación a terrenos descubiertos. Posteriormente, el día 10 de julio, luego de 1,3 días en que precipitaron menos de 0,4 mm totales, se desarrolló una segunda tormenta de mediana magnitud. Esta tormenta tuvo una magnitud total de 44,9 mm en la cuenca Con Pino y de 38,3 mm en la Sin Cubierta. Durante este evento, el caudal de la cuenca Con Pino comenzó a ascender, con un tiempo de retardo de 11 horas desde iniciada la tormenta, cuando habían precipitado 12 mm. En cuanto a la Sin Cubierta, esto sucedió luego de 8 horas, cuando habían precipitado 4,1 mm. El retardo en el inicio de la crecida, indica que el evento anterior no logró saturar los suelos, y que estos aún presentaban alta capacidad de almacenamiento. Ciertamente, esta condición fue mayor en la cuenca Con Pino consecuencia del mayor consumo de agua por parte de la plantación y de las altas pérdidas de agua por intercepción, generadas en las primeras horas de la tormenta. En esta segunda tormenta, los caudales de ambas cuencas registraron dos crecidas, debido a que la intensidad de la precipitación no fue constante, presentando un rápido descenso durante las horas en que la intensidad de precipitación fue inferior a 0,7 mm/h. En la cuenca Con Pino, durante la primera crecida los caudales alcanzaron un máximo de 0,27 mm/h, y durante la segunda otro de 0,29 mm/h. Por su parte la escorrentía superficial total fue de 2,8 mm y el aumento de sus caudales base fue de 0,12 a 0,17 mm/h.

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Simultáneamente, en la cuenca Sin Cubierta, la primera crecida alcanzó un caudal punta de 0,43 mm/h, y la segunda otro de 0,40 mm/h. Por su parte, la escorrentía superficial total fue de 5,5 mm y el caudal base aumentó de 0,17 a 0,25 mm/h. Al comparar los hidrogramas de ambas cuencas, se observa que los caudales punta de la cuenca Sin Cubierta alcanzaron a ser 1,8 y 1,6 veces superiores a los de la cuenca Con Pino. Por su parte la escorrentía superficial de la cuenca Sin Cubierta fue 1,9 veces superior a la de la cuenca Con Pino. El día 11 de julio, luego de 7 horas de la lluvia en la cuenca Con Pino, y 10 en la Sin Cubierta, se desarrolló una tercera tormenta de media magnitud. En la cuenca Con Pino este evento tuvo una magnitud total 38,7 mm, y en la Sin Cubierta de 28,7 mm. En este tercer evento, los caudales de la cuenca Con Pino comenzaron a ascender con un retardo de 11 horas desde iniciada la tormenta después de haber precipitado 12,9 mm, y los de la Sin Cubierta después de 6 horas, cuando habían precipitado 4,3 mm. Durante este evento la cuenca Con Pino alcanzó un caudal punta de 0,84 mm/h a fines de la tormenta con 37,6 mm, y presentó un aumento de su caudal base de 0,17 a 0,22 mm/h. Por su parte la cuenca Sin Cubierta alcanzó un caudal punta de 1,14 mm/h con 28 mm, y presentó un aumento de su caudal base de 0,25 a 0,32 mm/h. Al comparar los hidrogramas de las cuencas, se observa que el caudal punta de la cuenca Sin Cubierta alcanzó a ser 1,3 veces mayor al de la cuenca Con Pino. Puede apreciarse el gran volumen de escorrentía superficial provocado por la tormenta, que en la cuenca Con Pino fue de 4,7 mm totales y en la Sin Cubierta de 5,5 mm. Esto debido, al alto contenido de agua que presentaban los suelos, por lo que la velocidad de infiltración de los suelos fue inferior a la intensidad de la precipitación, lo que generó altos volúmenes de escorrentía superficial. 4.7.4 Respuesta hidrológica en condiciones de alta humedad del suelo, durante un evento medio y uno pequeño La figura 12 representa los hidrogramas de tormentas de un evento medio y uno pequeño ocurridos entre el 31 de julio y el 2 de agosto. Durante este periodo el contenido de agua en el suelo cerca de la superficie alcanzó valores de 34% de volumen en ambas cuencas (Anexo 6). En la cuenca Con Pino la primera tormenta tuvo una magnitud total de 13,3 mm y se desarrolló luego de un periodo de 27 horas sin lluvia. Por otro lado, en la cuenca Sin Cubierta tuvo una magnitud total de 8,9 mm, y se desarrolló posterior a 21 horas sin lluvia.

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Figura 12. Respuesta de los caudales a dos tormentas consecutivas en las cuencas Con Pino y Sin Cubierta (31 de julio - 2 de agosto).

Durante la primera tormenta el hidrograma de la cuenca Con Pino generó una pequeña crecida, en la cual su caudal comenzó a incrementarse luego de 4 horas del inicio de la precipitación cuando habían precipitado 7,5 mm. Del mismo modo, el hidrograma de la Sin Cubierta, también generó una crecida, en la cual su caudal comenzó a incrementarse luego de 5 horas de iniciada la precipitación, cuando habían precipitado 7,1 mm. Con respecto a los caudales punta, estos se alcanzaron al finalizar las tormentas. En la cuenca Con Pino este fue de 0,14 mm/h y en la Sin Cubierta fue de 0,36 mm/h (2,7 veces superior al observado en la cuenca Con Pino). Debido al alto contenido de agua que presentaban los suelos de las cuencas, y a la mayor intensidad de precipitación de las primeras horas, en ambas cuencas se generó escorrentía superficial, esta fue de 0,3 mm en la cuenca Con Pino y de 0,7 mm en la Sin Cubierta. Sin embargo, posterior a la tormenta, no hubo incrementos en los caudales base, por lo que, los suelos fueron capaces de recargarse con toda la escorrentía superficial generada a expensas de los cursos superficiales. Luego de 8 horas sin lluvia en la cuenca Con Pino, y de 10 en la Sin Cubierta, se registró un segundo evento donde precipitaron 7,3 mm y 4,6 mm totales respectivamente.

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Se puede apreciar, que a pesar de la baja intensidad del evento (0,81 mm/h en la cuenca Con Pino y 0,65 mm/h en la Sin Cubierta) los caudales de ambas cuencas, presentaron una leve escorrentía superficial, esta fue de 0,09 mm en total en la cuenca Con Pino y de 0,12 mm en la Sin Cubierta. Esta escorrentía se originó luego de 7 horas del inicio de la precipitación cuando habían precipitado 6,7 mm en la cuenca Con Pino y 4,6 mm en la Sin Cubierta una hora después de terminada la tormenta. Esta escorrentía originada dentro del suelo como excedente de agua que el suelo no pudo retener, fue altamente influenciada por la recarga ocurrida durante la primera tormenta. En este caso, el caudal base de la cuenca Con Pino se mantuvo en 0,114 mm/h y el de la Sin Cubierta ascendió desde 0,25 a 0,26 mm/h. Con respecto a los caudales punta, el de la cuenca Sin Cubierta fue 1,3 veces mayor al observado en la cuenca Con Pino. 4.7.5 Respuesta hidrológica en condiciones de baja humedad de suelo, durante un evento medio La figura 13, representa el hidrograma de tormenta de un evento de mediana magnitud, ocurrido entre el 28 y 29 de noviembre, luego de un periodo de 2,4 días sin lluvia en la cuenca Con Pino y de 2,5 en la Sin Cubierta.

Figura 13. Respuesta de los caudales a una tormenta en las cuencas Con Pino y Sin Cubierta (28-29 de noviembre).

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Durante este periodo el contenido de agua en el suelo cerca de la superficie alcanzó valores de 24% de volumen en la cuenca Con Pino, y de 26% de volumen en la Sin Cubierta (Anexo 6). En la cuenca Con Pino la precipitación total durante la tormenta fue de 28 mm, y en la Sin Cubierta de 16,9 mm.

A pesar de presentar mayor precipitación el hidrograma de la cuenca Con Pino no reaccionó al evento, ya que se mantuvo en 0,01 mm/h. Esto debido, al menor contenido de agua que presentaban sus suelos y a la alta intercepción generada por la baja intensidad de la tormenta. En cambio el hidrograma de la cuenca Sin Cubierta presentó una pequeña crecida en la cual su caudal comenzó a incrementarse luego de 9 horas del inicio de la precipitación cuando habían precipitado 8,4 mm. Durante la crecida, se observó un caudal punta de 0,12 mm/h, un aumento del caudal base de 0,06 a 0,08 mm/hr y una escorrentía superficial total de 0,26 mm. De acuerdo a los hidrogramas de tormenta desarrollados en la cuenca Con Pino, los caudales no presentaron aumentos de caudales base ante eventos pequeños, y a excepción de los periodos en que los suelos presentaban altos contenidos de agua, tampoco se generó escorrentía superficial. Por lo que, la real influencia de la cobertura arbórea sobre los caudales es más notoria para eventos de pequeña magnitud lo que concuerda con los estudios de Calder (1992), Zimmer (1998), Beschta et al. (2000) y Castillo (2005). Lo anterior se explica porque gran parte de la precipitación tuvo oportunidad de infiltrar o fue interceptada. Esto último concuerda con Dunkerley (2000), quien afirma que eventos de precipitaciones cortos y de baja intensidad pueden llegar a ser totalmente interceptados y devueltos a la atmósfera por evaporación dependiendo de la capacidad de almacenaje del dosel. Finalmente entre diciembre de 2008 y abril de 2009 las precipitaciones incidentes no alcanzaron la categoría de tormenta (Anexo 7) y por lo tanto no presentaron efecto en los cauces superficiales. Esta situación, nuevamente pone de manifiesto la significancia de las pérdidas por intercepción, y la alta demanda hídrica de los suelos de la cuenca Con Pino. 4.8 Curso diario de caudales En la presente sección se analiza la respuesta de los caudales diarios influenciada por los elementos meteorológicos, temperatura del aire, humedad relativa del aire y precipitación.

30

4.8.1 Días sin influencia de lluvia en invierno Las figuras 14 y 15 representan el comportamiento de los caudales, de la temperatura del aire y de la humedad relativa del aire promedio para un periodo de tres días precedido por un tiempo superior a 48 horas sin lluvia.

Figura 14. Curso diario del caudal, de la temperatura del aire y de la humedad relativa del aire en la cuenca Con Pino (junio).

Figuras 15. Curso diario del caudal, de la temperatura del aire y de la humedad relativa del aire en la cuenca Sin Cubierta (junio).

En este caso el contenido total de agua de los suelos a través de los 2,5 m del perfil, fue equivalente a 710 mm en la cuenca Con Pino y a 670 mm en la Sin Cubierta (Anexo 6). No obstante, a nivel superficial la cuenca Con Pino presentó menores contenidos de humedad. Se puede apreciar que en ambas cuencas no hubo variación de los caudales. Esto debido, al alto contenido de agua que presentaban los suelos. Además, como la

31

temperatura del aire fue baja y la humedad relativa del aire alta, la evapotranspiración no se vio favorecida. A ello hay que agregar la menor actividad fisiológica que presentan los árboles durante este período del año (Huber y García, 1999). De acuerdo a lo anterior, se puede afirmar que durante los meses invernales cuando los suelos presentan alto contenido de agua, la temperatura del aire y la humedad relativa del aire no tienen influencia en el curso diario de los caudales. 4.8.2 Días con pequeñas precipitaciones en primavera Las figuras 16 y 17 representan el curso diario del caudal, de la temperatura del aire y de la humedad relativa del aire en octubre, durante un día precedido de más de 48 horas sin lluvia donde se observa una pequeña precipitación al final del día.

Figura 16. Curso diario del caudal, de la temperatura del aire, de la humedad relativa del aire y de la

precipitación, en la cuenca Con Pino (octubre).

Figura 17. Curso diario del caudal, de la temperatura del aire, de la humedad relativa del aire y de la

precipitación en la cuenca Sin Cubierta (octubre).

32

En la cuenca Con Pino el contenido total de agua del suelo a través de los 2,5 m de profundidad fue equivalente a 855 mm y en la Sin Cubierta a 759 mm. Cabe destacar, que en los estratos más superficiales entre 0 y 50 cm la humedad de los suelos fue menor en la cuenca Con Pino (Anexo 6). En ambas cuencas, principalmente en la Sin Cubierta, la temperatura y la humedad relativa del aire presentaron mayor oscilación diaria que en la situación anterior. Sin embargo, en ambas tampoco existió influencia de estas variables meteorológicas en el comportamiento de los caudales. Por consiguiente, la intensidad de la evapotranspiración diaria no influyó en los caudales, ya que los suelos, disponían de gran cantidad de agua. No obstante, las precipitaciones de 6,7 mm observadas al final del día en la cuenca Con Pino y de 6,2 mm en la Sin Cubierta provocaron un leve ascenso del caudal de esta última cuenca, la cual presentó un incremento de 0,03 a 0,42 (l/s)/ha en su caudal al final del día. En la cuenca Con Pino esta situación se explica por el menor contenido de agua que presentaban sus suelos a nivel superficial y por la alta capacidad de intercepción de la plantación de Pinus radiata. En consecuencia la precipitación incidente en esta cuenca fue retenida por el suelo o por la intercepción no logrando abastecer los cauces superficiales. 4.8.3 Días sin influencia de lluvia en verano Debido a que durante el periodo estival prácticamente no hubo precipitación los caudales respondieron a las reservas de agua de suelos. Por otro lado, a consecuencia de las condiciones meteorológicas, los consumos de agua por evapotranspiración aumentaron, por lo que el contenido de agua de los suelos descendió notablemente (Anexo 6), acentuándose en los estratos más superficiales, lugar donde se concentraba la mayor cantidad de raíces. Por esta razón, en ambas cuencas muchas especies del estrato herbáceo fueron incapaces de abastecerse llegando a perecer. Las figuras 18 y 19 representan el curso diario de los caudales, de la temperatura del aire, y de la humedad relativa del aire promedio de un periodo de diecinueve días seguidos precedidos de más de 48 horas sin lluvia. Ambas cuencas, y en especial la Sin Cubierta, presentaron altas oscilaciones de la temperatura y humedad relativa del aire. Estas condiciones, fueron altamente favorables para la evapotranspiración.

33

Figura 18. Curso diario del caudal, de la temperatura del aire y la humedad relativa del aire en cuenca Con Pino (diciembre).

Figura 19. Curso diario del caudal, de la temperatura del aire y la humedad relativa del aire en cuenca Sin Cubierta (diciembre).

La cuenca Con Pino presentó un caudal diario parejo que registró un mínimo descenso en las horas de mayor temperatura, atribuido a la evaporación. En cambio la Sin Cubierta presentó un curso diario de caudal en forma de onda el cual presentó un descenso posterior a las horas de mayor temperatura del aire, y un ascenso posterior a las horas de menor temperatura. Este comportamiento, se atribuyó a la intensidad de evapotranspiración diaria generada por la zona de protección. Debido a que la cuenca Con Pino presenta suelos de estructura más espaciada, su capacidad de retención de agua fue mayor. La menor entrega de agua en éstos suelos esta relacionada con su cubierta forestal.

34

En cambio los suelos de la cuenca Sin Cubierta son de origen granítico, de estructura más densa y por ende menor retención de agua, su mayor aporte de agua hacia los cauces superficiales fue fundamentalmente, gracias a su mayor cantidad de agua excedente, por menor consumo de la cubierta vegetal. La intensidad de la evapotranspiración, no incidió en los caudales de la cuenca Con Pino sino que su efecto fue en el contenido de agua de los suelos, manteniéndose caudales escasos. En cambio, como los cauces de la cuenca Sin Cubierta presentaban mayores transferencias de agua de parte de sus suelos, la intensidad de la evapotranspiración generada fuertemente por la zona de protección, influyó en el curso diario de los caudales, generando un ascenso del agua hacia los niveles más cercanos a la superficie, reduciendo los aportes de agua al cauce e incidiendo en los caudales.

35

5. CONCLUSIONES • La variación temporal de los caudales de los efluentes de microcuencas

hidrográficas está determinada principalmente por el régimen de las precipitaciones e influido por el contenido de agua del suelo y las características de la cubierta vegetal.

• Los bosques tienen una mayor influencia en los caudales, por la cantidad de agua

que retiene el dosel por intercepción y por la mayor profundidad de su sistema radical, que modifican con mayor intensidad la cantidad y distribución del agua en el suelo con respecto a otras cubiertas vegetales. Estas características alteran la cantidad y disponibilidad temporal para abastecer los cauces.

• Debido a que en nuestro país, en muchas cuencas conviven población rural y

plantaciones forestales de rápido crecimiento es necesario:

Implementar un eficiente manejo de cuencas para que la disponibilidad hídrica no se vea reducida especialmente en periodos estivales. Lo anterior es posible de lograr al considerar: zonas estratégicas para plantaciones forestales, especies a plantar y manejos silvícolas a realizar (densidad de plantación, podas, raleos etc)

36

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39

Zimmer, R. 1998. Flooding and Stormflows. USDA Forest Service General Technical Report. PSW-168, 1

ANEXOS

Anexo 1

Abstract and keywords

Temporary variation of the streamflows of two microcatchments with different

vegetation cover, located on the Coastal Range, Biobío Region. Between July 2008 and July 2009, the seasonal, monthly and daily variation of the streamflow of two exorreic pluvial catchments were analyzed. Both exhibited similar physiographic and forest qualities. They were also located in the Coastal Range of the Biobío Region, Chile. The first, planted with Pinus radiata D. Don (Pine), and established in 1987 with a density of 320 trees/ha, on an alfisol deep soil, derived from metamorphic soils. The second one, a “Without Tree Cover” also located over an alfisol deep soil, derived from granitic soils. In order to achieve the results, a descriptive analysis was made from information from the hydrographs, the soil’s water content, and the meteorological variables: precipitation, air temperature and relative humidity. During the one year study, the total precipitation in the Pine catchment was 1,483 mm and in the Without Tree Cover was 1,258 mm. As for the total streamflows, the Pine catchment had a total of 430 mm, and the Without Tree Cover catchment a total of 1,023 mm. This difference between the streamflows was due to the high consumption of water by the Pinus radiata plantation, and the high water losses were caused by interception. The monthly and seasonal variation of the streamflow was directly related to the distribution of the precipitation and the soil’s water content. During the most rainy months, higher streamflows appeared as a consequence of high precipitation levels and the high humidity in the soil. Subsequently, during the summer months due to the lack of precipitation, the streamflow decreased considerably and responded to the soil’s water reserves. A simultaneous analysis of the hydrologic response of each catchment through storm hydrograms, proved that the streamflows showed a reaction according to the content of water of the soil, the storm magnitude and the variations in its intensity. For medium storms (10 to 50 mm of precipitation) and high magnitude (higher than 50 mm) developed in rainier months, the hydrograms showed rising levels with short reaction times (period of time between the beginning of precipitation and the increase of the streamflow) that produced high volumes of superficial runoff, and increase of the base streamflows. It is important to mention that in all the storms, the hydrogram of the Pine catchment reacted in a more moderate way, presenting a streamflow rising with larger reaction times, minor peak streamflows and minor phases of increase and decrease. The biggest difference between hydrograms were generated during small-magnitude storms (5 to 10 mm), because regardless the soil humidity, the base streamflow of the Pine catchment did not show increases. This situation proved the superior water

retention capacity of the soil, and big water losses due to interception generated by the plantation. Through the analysis of the daily course of the streamflow during the winter, fall and spring, to both catchments a superior streamflow was shown in the Without Tree Cover catchment. Both daily courses of streamflow were not influenced by the intensity of evapotranspiration. Subsequently, during the summer months, the streamflow of the Without Tree Cover catchment was still higher than the Pine catchment. During this period, the daily streamflow of the Pine catchment was constant and was not influenced by the intensity of evapotranspiration. Instead, the streamflow of the Without Tree Cover catchment showed a daily course, highly influenced by the daily course of evapotranspiration, especially due to the effect of the protection zone; this presented the lowest streamflow in the hours of higher air temperature, and higher streamflow in the hours of lower air temperature, with effects on the upward or downward movement of the capillary water. Keywords: Pinus radiata, microcatchment, streamflow, soil, weather.

Anexo 2

Ubicación de las cuencas en estudio

Figura 1. Ubicación de las cuencas en estudio

Anexo 3

Fotografías de las cuencas en estudio

Figura 2. Cuenca Con Pino

* Fuente: Cristian Frêne Figura 3. Fotografías de los vertederos a) frente del vertedero b) caseta con registrador fluviométrico

Anexo 4

Características de los suelos de las cuencas en estudio

Cuadro 1. Descripción de los perfiles de suelo

Cuenca Horizonte Prof. total (cm)

Prof. raíces (cm)

Raíces (%)

Densidad aparente (g/cm3)

Limite del

horizonte

Pedrego-sidad (%)

Color

A 3 3 60 1,15 Lineal claro

10 10 YR 5/3

AB 13 13 40 1,33 Lineal difuso

25 10 YR 5/4

B1 33 33 40 1,38 Lineal difuso

20 7,5 YR 5/4

B2r 80 80 35 1,54 Abrupto claro

35 7,5 YR 4/6

Con Pino

C 170 170 5 1,65 90 10 YR 6/6 A 7 7 40 1,33 Irregular 2 10 YR 5/3

B1 42 42 40 1,28 Lineal Difuso

0 5 YR 4/3

B2 95 75 20 1,45 Lineal Difuso

0 7,5YR 5/6

BCr 125 125 20 - Irregular 80 7,5YR 6/6

Sin Cubierta

C 170 144 10 1,58 5 5YR 5/6 * Fuente: Laboratorio de Suelos, Nutrición y Productividad Forestal de la Facultad de Ciencias Forestales de la Universidad de Concepción

Cuadro 2. Textura y otros parámetros físico-químicos

Cuenca Hori-zonte

Arena (%)

Arcilla (%)

Limo (%)

Estructura pH M.O. (%)

Contenido Humedad 0,03 Mpa

Contenido Humedad 1,5

Mpa A 54,2 14,6 31,2 Granular 5,43 7,5 55,60 44,20

AB 48,2 21,7 30,2 Bloques subangulares

5,57 4,4 47,10 11,10

B1 36,4 49,5 14,1 Bloques angulares y

subangulares

5,12 3,6 12,80 6,10

B2r 28,7 44,5 26,8 Bloques subangulares y angulares

4,99 3,0 24,40 12,90

Con Pino

C 28,8 31,8 39,4 Sin estructura 5,19 2,1 25,70 6,90 A 37,6 36,7 25,7 Granular 5,40 7,4 16,5 9,3

B1 34,1 37,2 28,7 Bloques subangulares

5,41 6,3 20,8 11,5

B2 12,4 41,8 45,8 Bloques subangulares

5,01 5,4 18,8 10,8

BCr 39,1 37,3 23,7 Bloques angulares

5,07 2,4 27,7 14,0

Sin Cubierta

C 12,5 59,3 28,1 Sin estructura 5,35 2,5 25,8 15,2 M.O.: Materia Orgánica; C.H.: Contenido de Humedad

* Fuente: Laboratorio de Suelos, Nutrición y Productividad Forestal de la Facultad de Ciencias Forestales de la Universidad de Concepción

Anexo 5

Datos de precipitación, redistribución de las precipitaciones, caudales, escorrentías, temperatura del aire y humedad relativa del aire

Cuadro 3. Precipitaciones (Pp) Escorrentías (mm) en valores mensuales. Cuenca Con Pino

Pp Caudal total Caudal base Escorrentía superficial

Mes mm mm % Pp mm % del total % Pp mm

% del total

% Pp

Julio-2008 361,0 127,8 35,4 94,4 73,8 26,1 33,4 26,2 9,3 Agosto 338,6 128,3 37,9 75,6 58,9 22,3 52,7 41,1 15,6

Septiembre 107,9 72,8 67,5 53,4 73,4 49,5 19,4 26,6 18,0 Octubre 29,7 22,2 75 21,2 95,4 71,5 1,0 4,6 3,4

Noviembre 35,0 11,0 31,5 10,9 98,9 31,1 0,1 1,1 0,3 Diciembre 4,9 4,9 100 4,9 99,3 99,2 0,0 0,7 0,7

Enero-2009 3,4 2,2 66,3 2,1 93,7 62,0 0,1 6,3 4,2 Febrero 6,5 1,4 21,4 1,2 88,8 18,9 0,2 11,2 2,4 Marzo 2,4 1,4 59,2 1,4 98,7 60,4 0,0 1,3 0,8 Abril 14,9 2,5 16,5 1,5 61,6 10,2 0,9 38,4 6,4

Mayo 207,6 8,9 4,3 4,9 54,9 2,4 4,0 45,1 1,9 Junio-2009 371,3 46,7 12,6 25,6 54,8 6,9 21,1 45,2 5,7

Total 1483,3 430,4 29,0 297,3 69,1 20,0 133,1 30,9 9,0

Cuadro 4. Precipitaciones (Pp) Escorrentías (mm) en valores mensuales. Cuenca Sin Cubierta

Pp Caudal total Caudal base Escorrentía superficial

Mes mm mm % Pp mm % del total % Pp mm

% del total % Pp

Julio-2008 305,6 224,8 73,6 150,3 66,9 49,2 74,5 33,1 24,4 Agosto 272,5 243,3 89,3 145,6 59,9 53,5 97,7 40,1 35,8

Septiembre 89,4 224,6 251,3 177,6 79,1 198,7 47,0 20,9 52,5 Octubre 25,1 89,1 344,3 87,0 97,6 346,8 2,2 2,4 8,6

Noviembre 25,5 53,1 207,9 52,3 98,6 204,9 0,7 1,4 2,9 Diciembre 4,6 34,7 736,2 34,6 99,8 758,3 0,1 0,2 1,6

Enero-2009 3,4 18,9 554,1 18,8 99,2 549,4 0,2 0,8 4,7 Febrero 7,5 14,2 188,9 14,0 98,5 186,0 0,2 1,5 2,8 Marzo 1,8 13,4 737,3 13,2 98,4 725,6 0,2 1,6 11,7 Abril 13,0 13,4 105,1 12,2 91,2 93,7 1,2 8,8 9,0 Mayo 178,8 25,7 14,5 20,2 78,6 11,3 5,5 21,4 3,1

Junio-2009 331,3 71,5 21,6 29,2 40,8 8,8 42,3 59,2 12,8 Total 1258,4 1026,7 81,3 755,1 73,5 60,0 271,7 26,5 21,6

Cuadro 5. Redistribución mensual de las precipitaciones. Cuenca Con Pino

Mes Pp Pd Pf Ic (mm) (mm) % (mm) % (mm) %

Julio-2008 361,0 194,3 53,8 50,6 14,0 116,1 32,2 Agosto * 35,3 20,7 58,6 2,8 7,9 11,8 33,4

Septiembre 107,9 73,5 68,1 19,2 17,8 15,2 14,1 Octubre 29,7 18,5 62,4 1,4 4,7 9,8 32,9

Noviembre 35,0 23,7 67,6 1,8 5,1 9,5 27,2 Diciembre 4,9 1,1 22,2 0,0 0,0 3,8 77,8

Enero-2009 3,4 0,9 26,2 0,0 0,0 2,5 73,8 Febrero 6,5 3,3 51,2 0,0 0,0 3,2 48,8 Marzo 2,4 0,3 12,7 0,1 4,2 2,0 83,1 Abril 14,9 0,0 0,0 0,0 0,0 14,9 100,0

Mayo 207,6 158,4 76,3 12,0 5,8 37,2 17,9 Junio-2009 371,3 306,1 82,4 4,8 1,3 60,4 16,3

Total 1179,9 800,8 54,0 92,7 6,2 286,5 19,3 * Fuente: Cristian Frêne *: registro entre el 1 y 11 de agosto 2008.

Cuadro 6. Temperatura del aire por mes cuenca Con Pino

T° C Mes Mínima abs. Máxima abs. Media

Julio-2008 Agosto 2 11,6 7,0

Septiembre 3,7 21,6 10,3 Octubre 4,6 23,4 11,7

Noviembre 7,9 27,2 15,2 Diciembre 7,7 30,9 17,9

Enero-2009 9,0 32,8 19,1 Febrero 7,6 32,4 17,7 Marzo 9,8 32,0 17,4 Abril 7,6 24,6 14,4

Mayo 4,0 16,0 9,6 Junio-2009 -0,1 12,6 6,8 Promedio 5,8 24,1 13,4

Cuadro 7. Humedad relativa por mes cuenca Con Pino

Humedad relativa (%) Mes Mínima Máxima Media

Julio-2008 Agosto 74,6 99,7 96,1

Septiembre 47,4 99,1 87,0 Octubre 27,3 98,2 81,2

Noviembre 18,5 97,9 74,4 Diciembre 18,4 95,7 69,6

Enero-2009 16,2 94,6 57,8 Febrero 21,6 94,1 65,3 Marzo 17,5 95,4 65,2 Abril 36,8 96,6 78,8

Mayo 78,8 99,3 95,2 Junio-2009 81,3 99,7 96,1 Promedio 39,8 97,3 78,8

Cuadro 8. Temperatura del aire por mes cuenca Sin Cubierta

T° C Mes Mínima abs. Máxima abs. Media

Julio-2008 Agosto -0,3 22,3 8,1

Septiembre 0,3 31,7 11,8 Octubre 0,7 30,2 13,4

Noviembre 5,3 33,2 16,3 Diciembre 4,7 34,1 19,5

Enero-2009 6,0 37,3 20,7 Febrero 5,1 39,7 19,5 Marzo 5,8 40,5 19,1 Abril 2,9 35,3 15,1

Mayo -0,1 24,1 10,3 Junio-2009 -1,0 20,5 6,8 Promedio 2,7 31,7 14,6

Cuadro 9. Humedad relativa del aire por mes cuenca Sin Cubierta

Humedad relativa (%) Mes Mínima Máxima Media

Julio-2008 Agosto 29,4 96,6 85,3

Septiembre 13,3 96,7 70,8 Octubre 9,2 94,9 66,2

Noviembre 18,0 97,0 63,4 Diciembre 12,8 91,4 56,7

Enero-2009 11,6 90,0 48,5 Febrero 10,9 92,2 55,8 Marzo 10,4 91,4 56,3 Abril 6,6 94,0 68,2

Mayo 39,0 96,3 87,2 Junio-2009 32,2 97,3 91,3 Promedio 17,6 94,3 68,2

Anexo 6

Distribución espacial y temporal del contenido de humedad del suelo en las cuencas Con Pino y Sin Cubierta, de acuerdo a las precipitaciones mensuales

Figura 4. Aportes de agua por precipitación (mm) y variación temporal y espacial del contenido de humedad del suelo (%/vol) cuenca Con Pino

Figura 5. Aportes de agua por precipitación (mm) y variación temporal y espacial del contenido de humedad del suelo (%/vol) cuenca Sin Cubierta

Anexo 7

Tormentas contabilizadas

Cuadro 9. Tormentas cuenca Con Pino

Fecha inicio (día-mes-año)

Fecha término

Altura pp. (mm)

Duración (h)

Q máximo

(mm)

Días desde el evento (>5 mm)

anterior

04-Jul-08 06-Jul-08 119,8 60 0,72 3,6 08-Jul-08 08-Jul-08 10,5 8 0,16 1,6 09-Jul-08 11-Jul-08 44,9 38 0,29 1,3 11-Jul-08 12-Jul-08 38,7 20 0,84 0,3 15-Jul-08 16-Jul-08 51,6 26 0,79 3,1 22-Jul-08 23-Jul-08 41,9 22 0,31 5,6 24-Jul-08 25-Jul-08 7,7 11 0,14 1,5 27-Jul-08 27-Jul-08 8,8 9 0,16 1,8 30-Jul-08 30-Jul-08 18,9 12 0,21 2,7 31-Jul-08 01-Ago-08 21,9 12 0,14 1,1

01-Ago-08 02-Ago-08 7,3 9 0,12 0,3 03-Ago-08 03-Ago-08 6,9 21 0,11 25,0 14-Ago-08 15-Ago-08 104,7 22 2,25 10,5 24-Ago-08 28-Ago-08 170,5 85 1,40 0,8 28-Ago-08 29-Ago-08 9,7 23 0,24 0,6 31-Ago-08 01-Sep-08 93,7 42 1,49 1,3 07-Sep-08 07-Sep-08 6,9 6 0,12 5,4 30-Sep-08 01-Oct-08 24,7 25 0,05 23,1 10-Oct-08 10-Oct-08 6,7 4 0,03 9,1 27-Oct-08 28-Oct-08 8,2 9 0,02 17,0 07-Nov-08 08-Nov-08 5,6 21 0,02 10,5 28-Nov-08 28-Nov-08 28,0 19 0,01 19,5 02-Abr-09 02-Abr-09 5,2 6 0,00 124,2 03-Abr-09 03-Abr-09 5,2 11 0,00 0,9 09-May-09 09-May-09 25,4 14 0,03 35,6 10-May-09 11-May-09 70,8 23 0,15 0,3 16-May-09 16-May-09 16,3 17 0,02 5,0 19-May-09 22-May-09 44,6 60 0,04 3,1 22-May-09 23-May-09 22,6 25 0,04 7,0 24-May-09 24-May-09 19,0 9 0,04 0,5 13-Jun-09 14-Jun-09 29,3 23 0,05 19,7 16-Jun-09 19-Jun-09 189,6 62 0,27 2,5 21-Jun-09 21-Jun-09 9,4 9 0,04 1,9 26-Jun-09 27-Jun-09 12,7 13 0,04 5,0 27-Jun-09 29-Jun-09 103,0 48 0,57 6,0 30-Jun-09 30-Jun-09 26,6 18 0,44 0,6

Cuadro 10. Tormentas cuenca Sin Cubierta

Fecha inicio (día-mes-año)

Fecha término

Altura pp. (mm)

Duración (h)

Q máximo

(mm)

Días desde el evento (>5 mm)

anterior

04-Jul-08 06-Jul-08 119,8 60 1,17 11,1 08-Jul-08 08-Jul-08 10,5 8 0,26 1,6 10-Jul-08 11-Jul-08 38,3 37 0,43 1,3 11-Jul-08 12-Jul-08 28,7 17 1,14 0,4 15-Jul-08 16-Jul-08 36,3 25 1,13 3,1 22-Jul-08 23-Jul-08 28,0 22 0,71 5,7 24-Jul-08 25-Jul-08 6,2 9 0,31 1,6 27-Jul-08 27-Jul-08 8,0 8 0,4 1,8 30-Jul-08 30-Jul-08 14,1 10 0,45 2,8 31-Jul-08 01-Ago-08 8,9 12 0,36 1,2

14-Ago-08 15-Ago-08 93,9 27 4,59 13,2 24-Ago-08 26-Ago-08 93,5 57 1,88 8,9 27-Ago-08 28-Ago-08 30,1 22 1,17 3,0 29-Ago-08 30-Ago-08 8,0 27 0,405 1,0 30-Ago-08 01-Sep-08 78,2 47 3,649 0,6 07-Sep-08 07-Sep-08 6,4 9 0,397 5,3 30-Sep-08 01-Oct-08 19,2 20 0,264 23,3 10-Oct-08 10-Oct-08 6,2 5 0,17 9,1 27-Oct-08 28-Oct-08 6,8 9 0,11 16,9 08-Nov-08 08-Nov-08 8,0 10 0,1 10,9 28-Nov-08 28-Nov-08 16,9 16 0,12 19,6 09-May-09 09-May-09 22,1 17 0,06 161,5 10-May-09 11-May-09 65,7 19 0,26 0,3 16-May-09 16-May-09 15,5 17 0,08 5,0 19-May-09 22-May-09 35,3 58 0,21 3,1 22-May-09 23-May-09 13,9 9 0,13 0,4 24-May-09 24-May-09 15,5 11 0,15 1,2 13-Jun-09 14-Jun-09 23,0 28 0,09 19,5 16-Jun-09 19-Jun-09 153,9 62 1,05 2,4 21-Jun-09 21-Jun-09 8,0 10 0,07 1,9 26-Jun-09 27-Jun-09 13,5 14 0,08 5,0 27-Jun-09 29-Jun-09 98,3 42 1 0,3 30-Jun-09 30-Jun-09 30,6 21 0,99 0,8