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E.T.S. de Ingeniería de Caminos, Canales y Puertos
INFORME 2010 EXPEDIENTE GIASA: GGI1002/IDI0
APLICACIÓN DE LODOS PARA LA RESTAURACIÓN DE TALUDES DE
CARRETERA
AUTORES: Ignacio Mochón López (GIASA) Renato Herrera Cabrerizo (GIASA) Francisco Osorio Robles (Universidad de Granada) Juan de Oña López (Universidad de Granada) Andrés Ferrer Santiago (Universidad de Granada)
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E.T.S. de Ingeniería de Caminos, Canales y Puertos
INFORME 2010 EXPEDIENTE GIASA: GGI1002/IDI0
APLICACIÓN DE LODOS PARA LA RESTAURACIÓN DE TALUDES DE
CARRETERA
AUTORES: Ignacio Mochón López (GIASA) Renato Herrera Cabrerizo (GIASA) Francisco Osorio Robles (Universidad de Granada) Juan de Oña López (Universidad de Granada) Andrés Ferrer Santiago (Universidad de Granada) COLABORADORES José Luis Martin Gálvez (EMASAGRA) Irene Ortiz Martín (Paisajes del Sur)
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ÍNDICE 0. EMPRESAS INTEGRANTES.............................................................................4
1. JUSTIFICACIÓN DE LA INVESTIGACIÓN........................................................4
2. OBJETIVOS.......................................................................................................6
3. METODOLOGÍA DE LA INVESTIGACIÓN ........................................................7
3.1. VARIABLES DE ESTUDIO .............................................................................7
3.2. LOCALIZACIÓN DE LAS PARCELAS............................................................9
3.2.1. Localización de parcelas en Arjona-Porcuna (Jaén) ................................9
3.2.2. Localización de parcelas en Cártama (Málaga) .....................................10
3.3. DISEÑO Y EJECUCIÓN DE LAS PARCELAS .............................................11
3.3.1. Preparación del terreno..........................................................................11
3.3.2. Diseño y ejecución de parcelas y trampa de sedimentos.......................12
3.3.3. Estudio de las especies vegetales .........................................................18
3.3.4. Aplicación del lodo .................................................................................21
3.4. SEGUIMIENTO Y CONTROL.......................................................................30
3.4.1. Análisis de las muestras.........................................................................30
3.4.2. Control de las condiciones meteorológicas ............................................36
3.4.3. Cálculo de la superficie de cobertura vegetal por parcela......................37
3.4.4. Estimación de la erosión anual en la parcela .........................................39
3.4.5. Medida de erosión real en la parcela .....................................................49
4. DISCUSIÓN Y RESULTADOS DE LA EXPERIMENTACIÓN.............................51
4.1. EXPERIENCIA DE LA CARRETERA ARJONA-PORCUNA.........................51
4.2. EXPERIENCIA DE LA CARRETERA CÁRTAMA.........................................52
6. REVISIÓN BIBLIOGRÁFICA...............................................................................61
APENDICE I: REPORTAJE FOTOGRÁFICO ARJONA..........................................62
APENDICE II: REPORTAJE FOTOGRÁFICO CÁRTAMA......................................75
APENDICE III: FICHA TÉCNICA RETIRADA DE FANGOS....................................88
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0. EMPRESAS INTEGRANTES
Este proyecto es consecuencia de un convenio de investigación, con
EXPEDIENTE GGI1002/IDIO, entre GIASA (Gestión de Infraestructuras de Andalucía
S.A.), la Universidad de Granada y EMASAGRA (empresa municipal de
abastecimiento y saneamiento de Granada).
El presente Convenio tiene por objeto colaborar con la Escuela Técnica
Superior de Ingenieros de Caminos, Canales y Puertos de la Universidad de Granada
en actividades científicas de investigación y desarrollo tecnológico, intercambio de
expertos, asesoramiento técnico en las actuaciones realizadas por Gestión de
Infraestructuras de Andalucía, S.A. y formación de personal, mediante el
establecimiento de Convenios Específicos que se concretan en las siguientes
modalidades de participación.
1. JUSTIFICACIÓN DE LA INVESTIGACIÓN
La construcción de las modernas obras lineales ha tenido siempre ante la
sociedad un aspecto beneficioso por la mejora en las comunicaciones, pero ha llevado
detrás de sí, en muchos casos, una lacra histórica por el deterioro que ha supuesto en
los entornos naturales atravesados.
Ha sido una práctica muy extendida en toda la ingeniería viaria internacional el
diseño y la realización de taludes de carreteras atendiendo a criterios geotécnicos y
mecánicos, no teniendo presentes otros aspectos, como es el medio ambiente
afectado y una optimización de los recursos económicos disponibles.
Sin embargo, el cálculo, dimensionado y proyecto de los taludes de carreteras
y otras obras lineales ha dejado de circunscribirse sólo a los tradicionales problemas
de su estabilidad. Hoy día, la integración en el paisaje, la durabilidad de la explanada,
la recuperación de la vegetación en el entorno, la reducción de las pérdidas de suelo
por la erosión, son parámetros de diseño con tanta incidencia como el geotécnico. En
este sentido de integración, en la metodología tradicional de construcción de
infraestructuras viarias, de la variable medio ambiente e integración paisajística, se
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comienza a definir lo que se conoce como ecoestructuras, cuya definición es conseguir
un espacio natural que preserve y desarrolle ambientes y recursos vinculados con la
naturaleza, la vegetación y los cauces fluviales, donde ordenar el impacto de la
construcción urbana y del transporte sobre el medio.
Dentro de este panorama, los residuos urbanos están produciendo un grave
problema a la sociedad, principalmente porque se generan en cantidades ingentes y
su eliminación en vertederos o incineración no se ve hoy como una solución de futuro.
Además, se ha restringido de una manera deliberada su vertido por medio de
Directivas Europeas ya transpuestas en las legislaciones nacionales, que han
supuesto la búsqueda en toda la Unión Europea de nuevas soluciones medio
ambientales viables y con unos costes de reciclado que no supongan una lacra
excesiva para la sociedad.
Por tanto, con la aplicación de subproductos de plantas de tratamiento de
aguas residuales urbanas, se está ante un nuevo campo que no se ha analizado
desde una perspectiva de ingeniería viaria y ante un enfoque social de desarrollo
sostenible; por todo ello, se ha de investigar sobre las posibilidades de esta aplicación
y ante todo verificar que su ejecución no va a suponer ningún perjuicio en la calidad de
los terrenos de las márgenes de las carreteras, así como su viabilidad de aplicación a
nivel general en un proyecto de infraestructuras viarias, (consultar referencias 2,3 y 4
de la bibliografía).
En definitiva, se plantea una investigación consistente, básicamente, en la
“Utilización de Aguas Residuales Urbanas en la Protección de Taludes de Carreteras
frente a la Erosión” con la finalidad de poder establecer unos principios básicos en su
aplicación. Para llevar a cabo este estudio se han construido unas parcelas de
experimentación en la carretera Arjona-Porcuna (Jaén), en la A-305.
Con fecha Noviembre de 2007 se estudio la posibilidad de ampliar la
investigación con la construcción de otras 6 parcelas en los desmontes recién
ejecutados de en la Autovía de Guadalhorce, A-357, en Cártama. Así mismo se
pretende ampliar el estudio a otro lugar, con otras condiciones climáticas, suelos y
orientación de taludes diferentes.
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2. OBJETIVOS
El objetivo principal del proyecto es el estudio de viabilidad, tanto técnica como
económica, de la aplicación de subproductos de plantas de tratamiento de aguas
residuales urbanas para la fijación y revegetación de taludes de carreteras. Así mismo
se pretende conseguir que los terrenos de los taludes se constituyan como suelo con
capacidad edáfica para soportar vegetación.
Como subproductos de plantas de tratamiento de aguas residuales urbanas se
entiende lodos procedentes del depurado de aguas residuales.
Las líneas maestras y estratégicas que definen la finalidad del proyecto son las
siguientes:
Identificación y valoración de las mejoras en el crecimiento vegetativo
de las plantaciones, analizando la viabilidad técnica y económica de
futuras actuaciones.
Determinación del modo en que afecta la aplicación de los lodos de
depuradora en la modificación de las propiedades del suelo.
Estudio de las diferentes fórmulas de trabajo para la hidrosiembra de
mezclas lodo-semilla y optimización de su puesta en talud.
Evaluación del beneficio que se obtiene en la fijación del suelo, por la
existencia de raíces superficiales, midiendo el material suelto
erosionado por la acción de los agentes atmosféricos.
Comprobación de la calidad de los lodos de depuración como
biorresiduos utilizados en la regeneración de la cobertura vegetal de la
superficie de taludes de obras viarias.
Los objetivos secundarios que se plantean para la consecución del objetivo
principal son los que se describen a continuación:
Optimización de la dosificación de lodos y semillas en la aplicación de
taludes de carreteras.
Análisis de los procedimientos de aplicación de lodos sobre taludes de
carreteras.
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3. METODOLOGÍA DE LA INVESTIGACIÓN
3.1. VARIABLES DE ESTUDIO Durante el diseño de la investigación se han tenido en consideración los
siguientes parámetros y variables:
Ubicación de las parcelas objeto de estudio.
Orientación de las parcelas.
Tipo de terreno de los taludes.
Pendiente de los taludes.
Dimensiones de las parcelas de experimentación.
Selección de especies.
Dosificación de semillas.
Selección de lodos. Caracterización del suelo y de los lodos.
Estudio de cumplimiento de la normativa.
Dosificación de lodos.
Época de tratamiento.
Diseño de trampas a utilizar para la captura de sedimentos.
Calculo de la superficie de cobertura vegetal por parcela.
Estimación de la erosión real en la parcela mediante la fórmula teórica
de la USLE.
Medición de la erosión real del talud provocado por el agua de
escorrentía.
En cuanto al seguimiento del proceso, se han controlado y realizado un
seguimiento, de los siguientes parámetros:
En los suelos de los taludes se han controlado y estudiado: Parámetros
agronómicos: Humedad relativa, Densidad real, Densidad aparente, Extracto Húmico
total, Ácidos Húmicos, Ácidos Fúlvicos, Nitrógeno total, Nitrógeno nítrico, Nitrógeno
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amoniacal, pH, conductividad, materia orgánica, materia seca, Relación C / N, Calcio,
Magnesio, Sodio, Potasio (K2O), Sulfato y Fósforo (P2O5).
En cuanto a los lodos se ha controlado el contenido en metales pesados:
Hierro, Cobre, Zinc, Mercurio, Cadmio, Níquel, Plomo, Cromo.
En las parcelas se han controlado, los siguientes parámetros:
Control de la pluviometría de la zona.
Cálculo de la superficie de cobertura vegetal por parcela.
Control de la evolución de los parámetros agronómicos en las parcelas.
Uno de los parámetros principales que se pretende controlar y medir es
la erosión. Para ello, se han ejecutado en las parcelas unas trampas de
sedimentos, llamadas trampas Gerlach, que captan toda el agua de
escorrentía cuando se produce una lluvia y la conduce a unos
depósitos. Posteriormente, se procede a la pesada de los depósitos
para conocer la cantidad de sedimentos procedentes de la erosión de
los taludes (ver imagen 1).
Imagen 1: Trampa de sedimentos, trampa Gerlach 05/03/08.
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3.2. LOCALIZACIÓN DE LAS PARCELAS
3.2.1. Localización de parcelas en Arjona-Porcuna (Jaén) Las parcelas de desmontes localizadas en la carretera A-305, que une los
municipios de Arjona y Porcuna en la provincia de Jaén, se encuentran separadas de
las parcelas de terraplenes, aproximadamente un kilometro, estando estas últimas
más cerca de Arjona que las anteriores. La situación se puede observar en el plano
siguiente:
Los terraplenes se encuentran en las siguientes coordenadas, con la altitud,
orientación y pendiente indicadas:
Latitud: 37º 55’ 32,94” N
Longitud: 4º 5’ 55,00” O
Altitud: 317 metros
Orientación: Sureste
Pendiente: 2H:1V
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Los desmontes se encuentran en las siguientes coordenadas, con la altitud,
orientación y pendiente indicadas:
Latitud: 37º 54’ 46,16” N
Longitud: 4º 6’ 16,31” O
Altitud: 347 metros
Orientación: Sureste
Pendiente: 2H:1V
3.2.2. Localización de parcelas en Cártama (Málaga) Las parcelas de desmontes localizadas en la carretera A-357, autovía del
Guadalhorce, que transcurre desde Málaga y pasa por Cártama, uniendo los pueblos
del interior de la provincia con la capital. La situación se puede observar en el plano
siguiente:
Los desmontes se encuentran en las siguientes coordenadas, con la altitud,
orientación y pendiente indicadas:
Latitud: 36º 43’ 9,55” N
Longitud: 4º 40’ 57,73” O
Altitud: 80 metros
Orientación: Norte
Pendiente: 2H:1V
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3.3. DISEÑO Y EJECUCIÓN DE LAS PARCELAS
3.3.1. Preparación del terreno EXPERIENCIA DE ARJONA-PORCUNA
Para la experiencia de Arjona – Porcuna en la A-305, antes de la implantación
de las parcelas descritas en el apartado siguiente (4.3.2), se realizaron una serie de
actuaciones para acondicionar el terreno ya que los taludes no estaban recién
ejecutados y presentaban pequeñas matas de vegetación, que era necesario eliminar
para evitar interferencia con la investigación.
Lo que se realizó fue un desbroce mecanizado, mediante una desbrozadora de
hilo, para eliminar las pequeñas manchas de vegetación que existían en los taludes.
Con esta actuación se consiguió un talud con las mismas características que puede
tener uno recién ejecutado.
Así mismo una vez realizado el desbroce se retiraron los restos vegetales y se
limpiaron los taludes para evitar que en el suelo quedasen reservorios de semillas
procedentes de la vegetación eliminada.
Tras estas tareas de acondicionamiento se procedió a la construcción de las
parcelas, que se describen en el siguiente apartado, y al vallado de las mismas para
evitar el acceso de personas que puedan interferir en los resultados de la
investigación.
EXPERIENCIA DE CÁRTAMA
En el caso de la experiencia de Cártama, como las circunstancias eran
diferentes y los taludes se encontraban recién ejecutados, no fue necesario la
realización de un acondicionamiento del terreno, con lo cual se procedió directamente
a la construcción de las parcelas tal y como se describen en el siguiente apartado.
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3.3.2. Diseño y ejecución de parcelas y trampa de sedimentos DISEÑO DE LAS PARCELAS EN LA CARRETERA ARJONA-PORCUNA:
El proyecto consta de 6 parcelas de 100 m2, 10 x 10 m, en desmonte, y otras 6
con idénticas dimensiones en terraplén. Cada parcela queda delimitada por una
estructura de madera. Todas las parcelas de desmonte se encuentran al mismo nivel y
pendiente, ocurriendo lo mismo en terraplenes. De este modo se evitan errores a la
hora de la toma de resultados. Dichas parcelas se ejecutaron en el mes de marzo de
2007.
Imagen 2: Detalle parcela de experimentación en Arjona. 27/04/07.
DISEÑO DE LAS PARCELAS EN A-357, CÁRTAMA:
En este caso el proyecto consta de 6 parcelas de 25 m2, 5 x 5 m, todas ellas en
desmonte. Se han delimitado las parcelas mediante una estructura de madera. Así
mismo todas se encuentran al mismo nivel y pendiente, de este modo se evitan
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errores a la hora de la medición de resultados. Estas parcelas fueron ejecutadas a
finales de marzo de 2008.
Imagen 3: Detalle parcela de experimentación en Cártama. Día 4 de Abril de 2008.
DISEÑO DE LAS TRAMPAS DE SEDIMENTOS EN ARJONA-PORCUNA:
Las trampas para la captura de sedimentos, en la experiencia de Arjona, se
han realizado mediante una estructura, cuadrada, metálica de 2 x 2 m, quedando la
parte final del cuadrado como un embudo, lo cual incrementa levemente la superficie
de la trampa. Esta estructura se encuentra enterrada a 50 cm de profundidad en el
suelo de la parcela para evitar que el agua cuele por debajo de la trampa.
En el vértice del embudo se sitúa un tubo de aluminio de 50 mm de diámetro,
que será el encargado de canalizar el agua recogida en toda la estructura de la
trampa. Esta tubería de aluminio se conecta a otra de PVC, del mismo diámetro
mediante un empalme, Al final del recorrido de la tubería, aproximadamente 700 mm
se sitúa un cubo encargado de recoger todo el agua y sedimentos arrastrados que las
tuberías recogen de la estructura de la trampa.
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El cubo a su vez se encuentra perforado en su parte superior, conteniendo 6
agujeros de 50 mm, todos equidistantes entre ellos y al mismo nivel. El motivo de las
perforaciones es evitar la perdida de información en caso de excesivas lluvias, ya que
cada cubo tiene un volumen de 50 litros, con lo cual al tener 4 m2 cada trampa, basta
con tener 15 litros por m2 de escorrentía para llenarlos. Así mismo de uno de los
agujeros sale una tubería con igual dimensión que las anteriores que llega a otro cubo
de iguales dimensiones que el anterior, aunque este no se encuentra perforado. De
este modo, como se comentaba antes se evita la pérdida de datos, ya que en esta
segunda cubeta se recoge una sexta parte de lo que se pierde, con lo cual mediante
un cálculo matemático se puede obtener el resultado del total de materia erosionada
por expansión de la muestra. Para que este sistema funcione las cubetas han sido
colocadas a nivel y todas las perforaciones también, de este modo el agua caerá de
igual manera por cada una de las 6 perforaciones.
Imagen 4: Detalle de las trampas de sedimentos en Arjona. Estructura metálica y sistema de recogida por
tuberías y cubetas. 27/04/07.
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Todo el sistema de recogida y trampas es idéntico tanto para las parcelas en
desmonte como para las situadas en terraplén. El sistema de recogida de sedimentos,
al igual que las parcelas fue construido en Marzo de 2007.
DISEÑO DE LAS TRAMPAS DE SEDIMENTOS EN LA A-357, CARTAMA:
Para el caso de estas parcelas se pretende realizar una medición de la erosión
del total de la superficie de la parcela, 25 m2, para ello se ha seguido un diseño similar
al de las parcelas de Arjona, pero a mayor escala.
La recogida de sedimentos en la trampa estará realizada por un tubo de 150
mm, localizado al final de la estructura de madera de la parcela, que termina en
embudo como se puede observar en la imagen 5. Esta tubería desemboca en una
cubeta de 50 litros de volumen. En este caso al ser mayor la previsión de agua y
sedimentos recogida, a la cubeta se le realizó 8 perforaciones, situadas a la misma
altura 150 mm de la superficie de la cubeta. Los agujeros realizados en la cubeta son
de 50 mm de diámetro. Al igual que el diseño de la trampa de Arjona uno de los
agujeros se comunica con otra cubeta, sin perforar, mediante un tubo de 50 mm de
diámetro. Cuya misión es al igual que el caso de Arjona evitar la pérdida de
información. Así mismo todos los agujeros se encuentran equidistantes unos de otros
y en el mismo nivel, al igual que las cubetas.
Una modificación adicional de la experiencia en Cártama, además del
incremento de tamaño de la trampa, es que todas las cubetas se encuentran tapadas
para evitar la entrada de animales o la entrada de agua de lluvia.
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Imagen 5: Detalle de las trampas de sedimentos en Cártama. Estructura y sistema de recogida por
tuberías y cubetas. 14/07/08.
Todo el sistema de recogida y trampas es idéntico tanto para todas las
parcelas. El sistema de recogida de sedimentos, al igual que las parcelas fue
construido en Abril de 2008.
COLOCACIÓN DE PICAS:
Con la finalidad de contrastar la información obtenida por las trampas de
sedimentos, en Marzo de 2008 junto con la puesta en marcha de las parcelas de
Cártama, se decidió colocar un sistema de picas en las parcelas, tanto en la
experiencia de Arjona como en la de Cártama.
En el caso de Arjona dadas las condiciones del terreno y el estado de la
vegetación, se colocaron 9 picas de acero en cada parcela, siguiendo una cuadricula
que divide la parcela en 9 celdas y colocándose las picas en el centro de cada celda.
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En la experiencia de Cártama se colocaran 25 picas, según una maya de 1 x 1
m, que subdividirá la parcela en 25 celdas, en cada celda se colocó una pica, estas
picas están intercaladas y no alineadas en la vertical, cuya finalidad es evitar errores
en las mediciones por aparición de cárcavas o surcos, colocándose la pica en la
primera celda a 50 cm de la base y 25 cm del lateral izquierdo, la pica de la celda que
queda debajo se realizara a 50 cm de la base y 25 cm del lateral derecho y así se
repetirá en cada una de las columnas formadas por la maya. En la imagen 6 se
aprecia un ejemplo de este sistema. Las picas se encuentran clavadas con una
profundidad de 40 cm. Cada pica sobre sale del suelo 10 cm, marcados para realizar
la medición de la erosión a partir de este punto.
Imagen 6: Detalle colocación de picas en Cártama. Cada punto amarillo representa una pica.
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Imagen 6: Detalle de picas en Cártama. Cada punto naranja corresponde a una pica. 04/04/08.
3.3.3. Estudio de las especies vegetales Dado que la investigación se desarrolla en diferentes ciudades, con
condiciones climáticas, suelos y pendientes diferentes, y teniendo en cuenta que el
crecimiento de uno u otro tipo de vegetación está muy ligado a estos parámetros, en
este caso se utilizaron diferentes tipos de semillas, uno para la experiencia en Arjona
y otro para la de Cártama.
EXPERIENCIA EN ARJONA
Teniendo en cuenta la región en la que se encuentra Arjona y su encuadre
biogeográfico y bioclimático se buscaron semillas capaces de desarrollarse en estas
condiciones y que a su vez fuesen capaces de crecer rápidamente, para evitar que el
suelo se encontrase desprotegido durante largo tiempo. Así mismo se procuró que la
mezcla de semillas fuese comercial y habitual en estos sistemas de restauración
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mediante hidrosiembra. A continuación se indican las características biogeográficas de
la zona, bioclimáticas y la mezcla de semillas utilizada:
Biogeografía de Arjona:
Superprovincia Mediterráneo-Íbero atlántica
Provincia Bética
Sector Hispalense
Distrito Hispalense
Bioclimatología de Arjona:
Bioclima Pluviestacional oceánico
Termotipo Mesomediterráneo
Ombrotipo Seco-subhúmedo
Tipo térmico Templado-cálido
Mezcla se semillas usadas en Arjona:
% en la Mezcla Especie % de Pureza % de Germinación
20 Festuca Arundinacea 97,30 89
15 Dactylis Glomerata 98,10 95
15 Bromus Snermis 97,50 90
15 Onobrychis Sativa 99,70 78
10 Agropyrum Cristatum 98,45 86
10 Lolium Perenne 99,90 93
10 Melilotus Officinalis 99,50 75
5 Retama Sphaerocarpa 95,00 76
Tabla 1: Mezcla de semillas utilizadas en Arjona.
Esta mezcla se semillas se utilizó tanto en las parcelas en desmonte como en
las de terraplén, situadas en la misma carretera A-305.
EXPERIENCIA EN CÁRTAMA
En cambio en el caso de Cártama se utilizaron otro tipo de semillas de
vegetación también teniendo en cuenta la región en la que se encuentra y su
encuadre biogeográfico y bioclimático, siguiendo el mismo patrón que para el caso de
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Arjona se buscaron semillas capaces de desarrollarse en estas condiciones y que a su
vez fuesen capaces de crecer rápidamente, para evitar que el suelo se encontrase
desprotegido durante largo tiempo. Así mismo se procuró que la mezcla de semillas
fuese comercial y habitual en estos sistemas de restauración mediante hidrosiembra.
A continuación se indican las características biogeográficas de la zona, bioclimáticas y
la mezcla de semillas utilizada:
Biogeografía de Cártama:
Superprovincia Mediterráneo-Íbero atlántica
Provincia Bética
Sector Malacitano-Almijarense
Distrito Malacitano-Axarquiense
Bioclimatología de Cártama:
Bioclima Pluviestacional oceánico
Termotipo Termomediterráneo
Ombrotipo Seco-subhúmedo
Tipo térmico Templado-cálido
Mezcla se semillas usadas en Cártama:
% en la Mezcla Especie % de Pureza % de Germinación
20 Lolium Multiflorum - -
19 Festuca Arundinacea 97,30 89
17 Festuca Ovina - -
17 Paspalum Dilatatum - -
17 Medicago Sativa - -
7 Anthyllis Cystisoidis - -
2 Coronilla Juncea - -
1 Retama Sphaerocarpa 95,00 76
Tabla 2: Mezcla de semillas utilizadas en Cártama.
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3.3.4. Aplicación del lodo Antes de explicar la metodología seguida en la aplicación de los lodos se
indican las concentraciones que se estableció aportar en las parcelas, tanto en Arjona
como en Cártama, así como la distribución de las mismas.
EXPERIENCIA DE ARJONA-PORCUNA
Las características básicas de las parcelas y las dosis aplicadas son las
siguientes:
- Número de parcelas: 12 (6 en desmonte y 6 en terraplén).
- Dimensiones de las parcelas (10 m de anchura. La altura es la real de los
desmontes y terraplenes seleccionados, aproximadamente otros 10 m)
- Esquema de aplicación de lodos en Desmonte y en terraplén:
Donde:
- HST = Hidrosiembra tradicional
- LL = lodos Líquidos
- Dosis 1 = 50 gr/m2 de materia seca, de un lodo al 7,41% de materia seca
por litro de lodo.
- Dosis 2 = 200 gr/m2 de materia seca, de un lodo al 7,41% de materia seca
por litro de lodo.
- Dosis 3 = 400 gr/m2 de materia seca, de un lodo al 7,41% de materia seca
por litro de lodo.
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E.T.S. de Ingeniería de Caminos, Canales y Puertos
Imagen 7: Vista de los desmontes de Arjona. La dirección es de la parcela 6 a la 1, de izquierda a derecha
en la imagen. 27/04/07.
Imagen 8: Vista de los terraplenes de Arjona. La dirección es de la parcela 1 a la 6, de derecha a
izquierda en la imagen. 27/04/07.
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Parcela 1 (Desmonte y terraplén 1): Parcela en blanco, no se le ha realizado
ningún tipo de actuación. La razón de esta parcela es servir de control para comprobar
lo que ocurre si no se tratan los taludes, es un punto de referencia.
Parcela 2 (Desmonte y terraplén 2): En esta parcela se realizó una
hidrosiembra tradicional, el motivo de esta parcela es, al igual que la parcela 1, servir
de indicador y punto de partida para poder comprobar si el sistema experimental es
capaz de aportar unos resultados iguales, similares, mejores o peores que el sistema
tradicional, para las variables estudiadas.
Parcela 3 (Desmonte y terraplén 3): En esta parcela se realizó una
hidrosiembra tradicional incluyendo la dosis 1 de lodos líquidos (50 gr/m2 de materia
seca aproximadamente).
Parcela 4 (Desmonte y terraplén 4): Se realizó una hidrosiembra tradicional
incluyendo la dosis 2 de lodos líquidos (200 gr/m2 de materia seca aproximadamente).
Parcela 5 (Desmonte y terraplén 5): En esta parcela se realizó una
hidrosiembra tradicional incluyendo la dosis 3 de lodos líquidos (400 gr/m2 de materia
seca aproximadamente).
Parcela 6 (Desmonte y terraplén 6): En estas parcelas a diferencia de las
parcelas 3, 4, 5 no se realizó hidrosiembra, sino que se administró la dosis 3 de lodos
líquidos (400 gr/m2 de materia seca aproximadamente) junto con una dosis de semillas
a razón de 70 Kg de semilla por cada 5.000 litros de agua. Con esta parcela se
pretende estudiar si los lodos pueden suplir la función de los aditivos que se incluyen
en la hidrosiembra, como son el mulch, el pegamento y abonos.
Se debe mencionar que en todas las parcelas, tanto en desmonte como en
terraplén, se usaron las mismas semillas, manteniendo los porcentajes indicados en la
tabla 1. Así mismo las cantidades de semillas en Kg que se aportaron entre unas
parcelas y otras es la misma.
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METODOLOGÍA DE APLICACIÓN DE LOS LODOS EN ARJONA-PORCUNA
Antes de la aplicación del lodo se realizaron una serie de acciones que se
indican a continuación:
1. En cada parcela se colocó una tela de material inorgánico no percolante
en la zona central derecha, con unas dimensiones aproximadas de 50 x
40 cm y un peso aproximado de 150 gr. La función de estas telas era la
de servir como testigo para, tras su posterior secado y pesado, calcular
la cantidad de lodo que se aportó a cada parcela por m2 y comprobar si
las cantidades aportadas a cada parcela cumplían de un modo
aproximado lo indicado en el punto anterior sobre las dosis de lodo
establecidas (Dosis 1, Dosis 2 y Dosis 3). Dichos cálculos se muestran
a continuación:
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PARCELAS Dens. Tela g/m2 = 312,5
Peso recipiente (g)
Peso final seco (g)
Peso Tela + aporte (g)
Superficie (m2)
Peso tela (g)
Peso real aporte (g)
Aporte por ud.sup (g/m2)
T2 400,00 687,00 287,00 0,29 93,63 193,37 645,44
T3 404,00 804,00 400,00 0,30 95,03 304,97 1002,86
T4 396,00 727,00 331,00 0,22 70,00 261,00 1165,19
T5 397,00 767,00 370,00 0,23 73,19 296,81 1267,35
T6 400,00 657,00 257,00 0,21 66,69 190,31 891,81
D2 397,00 626,00 229,00 0,24 74,94 154,06 642,46
D3 404,00 694,00 290,00 0,24 74,66 215,34 901,39
D4 404,00 681,00 277,00 0,24 74,03 202,97 856,77
D5 396,00 715,00 319,00 0,24 76,19 242,81 995,95
D6 397,00 630,00 233,00 0,30 94,03 138,99 461,84
Tabla 3: Medición del aporte real de lodo en g/m2 a cada parcela en Arjona, obtenido a partir de la tela testigo.
26 E.T.S. de Ingeniería de Caminos,
Canales y Puertos
2. Se transportaron en camión cisterna los lodos, procedentes de la EDAR
Churriana Sur, Granada, cuya titularidad pertenece a EMASAGRA
(Empresa Municipal de Aguas y Saneamiento de Granada). Dichos
lodos fueron traspasados de camión cisterna de 23.000 litros, mediante
una motobomba, a la cuba de la hidrosembradora de 6.000 litros de
capacidad. El lodo bombeado tenía una concentración de materia seca
aproximada de entre 7,4% y 7,8%.
En cuanto a la aplicación cabe destacar que en medida que pasaba el
tiempo, el lodo contenido en el camión cisterna se asentaba y
complicaba su posterior extracción para incorporarlo en la
hidrosembradora. De aquí se puede concluir que para facilitar la
aplicación en caso de obtener lodos de estas características sería
bueno mantener el lodo en continuo movimiento para evitar su
asentamiento.
3. No se realizó dilución alguna de los lodos ni en la cisterna ni en la cuba
de la hidrosembradora, procediendo a la incorporación del resto de
elementos de siembra en la cuba a las siguientes proporciones:
PRIMERA PASADA:
• En esta primera pasada se aplicó el lodo a las parcelas en las
concentraciones establecidas, para ello se realizaron varias
pasadas hasta conseguir, aproximadamente, la concentración de
materia seca establecida para cada parcela.
SEGUNDA PASADA:
• Se aplicó la hidrosiembra tradicional, preparada para una
superficie de unos 2000 m2, con las proporciones siguientes:
Semilla: 70 Kg
Agua: 5.000 litros
Mulch: 160 Kg
Abono: 100 Kg
27 E.T.S. de Ingeniería de Caminos,
Canales y Puertos
Estabilizador: 1,5 Kg (aproximadamente el 1% del peso del
mulch)
TERCERA PASADA:
• Se aplicó la hidrosiembra tradicional, preparada para una
superficie de unos 2000 m2, con las proporciones siguientes:
Semilla: 0 Kg
Agua: 3.000 litros
Mulch: 320 Kg
Abono: 0 Kg
Estabilizador: 3 Kg (aproximadamente el 1% del peso del
mulch)
EXPERIENCIA DE CÁRTAMA
Las características básicas de las parcelas y las dosis aplicadas son las
siguientes:
- Número de parcelas: 6 en desmonte.
- Dimensiones de las parcelas 25 m2, 5 x 5 metros.
- Esquema de aplicación de lodos en Desmonte y en terraplén:
Donde:
- HST = Hidrosiembra tradicional
- LL = lodos Líquidos
- Dosis 1 = 250 gr/m2 de materia seca, de un lodo al 2,4% de materia seca
por litro de lodo.
28 E.T.S. de Ingeniería de Caminos,
Canales y Puertos
- Dosis 2 = 500 gr/m2 de materia seca, de un lodo al 2,4% de materia seca
por litro de lodo.
- Dosis 3 = 1000 gr/m2 de materia seca, de un lodo al 2,4% de materia seca
por litro de lodo.
Imagen 9: Vista de los desmontes de Cártama. La dirección es de la parcela 6 a la 1, la más cercana es la
6 y la 1 la más lejana. 08/09/08.
Parcela 1 (Desmonte 1): Parcela en blanco, no se le ha realizado ningún tipo
de actuación. La razón de esta parcela es servir de control para comprobar lo que
ocurre si no se tratan los taludes, es un punto de referencia.
Parcela 2 (Desmonte 2): En esta parcela se realizó una hidrosiembra
tradicional, el motivo de esta parcela es, al igual que la parcela 1, servir de indicador y
punto de partida para poder comprobar si el sistema experimental es capaz de aportar
unos resultados iguales, similares, mejores o peores que el sistema tradicional, para
las variables estudiadas.
29 E.T.S. de Ingeniería de Caminos,
Canales y Puertos
Parcela 3 (Desmonte 3): En esta parcela se realizó una hidrosiembra
tradicional incluyendo la dosis 1 de lodos líquidos (250 gr/m2 de materia seca
aproximadamente).
Parcela 4 (Desmonte 4): Se realizó una hidrosiembra tradicional incluyendo la
dosis 2 de lodos líquidos (500 gr/m2 de materia seca aproximadamente).
Parcela 5 (Desmonte y terraplén 5): En esta parcela se realizó una
hidrosiembra tradicional incluyendo la dosis 3 de lodos líquidos (1000 gr/m2 de materia
seca aproximadamente).
Parcela 6 (Desmonte y terraplén 6): En estas parcelas a diferencia de las
parcelas 3, 4, 5 no se realizó hidrosiembra, sino que se administró la dosis 3 de lodos
líquidos (1000 gr/m2 de materia seca aproximadamente) junto con una dosis de
semillas a razón de 70 Kg de semilla por cada 5.000 litros de agua. Con esta parcela
se pretende estudiar si los lodos pueden suplir la función de los aditivos que se
incluyen en la hidrosiembra, como son el mulch, el pegamento y abonos.
Se debe mencionar que en todas las parcelas se usaron las mismas semillas,
manteniendo los porcentajes indicados en la tabla 2. Así mismo las cantidades de
semillas en Kg que se aportaron entre unas parcelas y otras es la misma.
METODOLOGÍA DE APLICACIÓN DE LOS LODOS EN CÁRTAMA
Para la experiencia en Cártama se siguió la misma metodología que en Arjona,
con la diferencia de las cantidades de lodos aportadas, visto en apartados anteriores.
30 E.T.S. de Ingeniería de Caminos,
Canales y Puertos
3.4. SEGUIMIENTO Y CONTROL
3.4.1. Análisis de las muestras ANÁLISIS DE LA MUESTRA DE LODOS
Antes de la aplicación de los lodos se tomaron muestras de los mismos para
ser analizadas con la finalidad de obtener los parámetros agronómicos y los metales
pesados de los mismos.
RESULTADOS DEL ANÁLISIS DE LA MUESTRA DE LODOS
Los lodos analizados proceden la estación depuradora de aguas Estación Sur,
propiedad de la empresa EMASAGRA de Granada. Dichos lodos fueron analizados el
26 de abril de 2007 por los laboratorios Appus Labaqua, a petición de los laboratorios
de EMASAGRA, S.A. La muestra de lodos analizada es de 1 litro.
Los resultados para dichos lodos se presentan a continuación:
Metales Pesados
Resultados mg/kg m.s.
Dosis 50 g/m2 m.s.
Dosis 200 g/m2 m.s.
Dosis 400 g/m2 m.s.
Cadmio 2,00 0,10 0,40 0,80
Cobre 185,00 9,25 37,00 74,00
Cromo 156,00 7,80 31,20 62,40
Mercurio 1,76 0,09 0,35 0,70
Niquel 69,00 3,45 13,80 27,60
Plomo 76,00 3,80 15,20 30,40
Zinc 669,00 33,45 133,80 267,60
Tabla 4: Contenido en metales pesados de los lodos de Arjona.
Parámetros agronómicos Contenido en la muestra
Ácidos fúlvicos 7,00 %
Ácidos húmicos < 0,10 %
Extracto húmico total 8,40 %
Relación Carbono/Nitrógeno 3,40 (sin unidad)
Carbono orgánico 18,80 %
31 E.T.S. de Ingeniería de Caminos,
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Materia orgánica 41,90 %
Nitrógeno Kjeldahl 5,50 % de nitrógeno
Tabla 5: Parámetros agronómicos de los lodos de Arjona.
ANÁLISIS DE LA MUESTRAS DE SUELOS
Previo a la aplicación de los lodos se tomaron muestras de los suelos para ser
analizadas con la finalidad de obtener los parámetros agronómicos y la concentración
de metales pesados de los mismos.
RESULTADOS DEL ANÁLISIS DE LA MUESTRA DE SUELOS DE ARJONA
Se analizaron suelos procedentes de 3 desmontes y 3 terraplenes de los
taludes utilizados para la experiencia en Arjona. Dichos suelos fueron analizados el 26
de abril de 2007 por los laboratorios Appus Labaqua, a petición de los laboratorios de
EMASAGRA, S.A. Cada una de las muestras de suelos analizados pesaba 1 Kg. Los
resultados obtenidos para dichos suelos son los siguientes:
Metales Pesados
Resultados D1 mg/kg m.s.
Resultados D2 mg/kg m.s.
Resultados D3 mg/kg m.s.
Cadmio < 1,00 < 1,00 < 1,00
Cobre 21,00 17,00 18,00
Cromo 39,00 39,00 37,00
Fósforo 0,10 0,09 0,09
Hierro 18031,00 18699,00 17366,00
Mercurio <0,10 <0,10 <0,10
Niquel 12,00 13,00 13,00
Plomo 5,00 5,00 5,00
Zinc 30,00 31,00 30,00
Tabla 6: Contenido en metales pesados de los suelos en desmonte de Arjona.
32 E.T.S. de Ingeniería de Caminos,
Canales y Puertos
Metales Pesados
Resultados T1 mg/kg m.s.
Resultados T2 mg/kg m.s.
Resultados T3 mg/kg m.s.
Cadmio < 1,00 < 1,00 < 1,00
Cobre 18,00 19,00 18,00
Cromo 36,00 37,00 36,00
Fósforo 0,08 0,09 0,09
Hierro 16253,00 17334,00 16542,00
Mercurio <0,10 <0,10 <0,10
Niquel 12,00 13,00 12,00
Plomo 8,00 10,00 9,00
Zinc 27,00 29,00 27,00
Tabla 7: Contenido en metales pesados de los suelos en terraplén de Arjona.
Parámetros agronómicos
D1 D2 D3 T1 T2 T3
Ácidos fúlvicos % 0,30 0,40 0,50 0,80 0,60 0,60
Ácidos húmicos % <0,10 <0,10 <0,10 <0,10 <0,10 <0,10
Extracto húmico total % 0,10 0,20 0,30 0,40 0,40 0,30
Relación % Carbono/Nitrógeno
8,70 10,80 13,00 7,50 7,70 8,00
Carbono orgánico % 0,30 0,40 0,30 0,50 0,50 0,50
Materia orgánica % 0,60 0,80 0,70 1,10 1,20 1,20
Nitrógeno Kjeldahl g/Kg m.s.
<0,50 <0,50 <0,50 <0,70 <0,70 <0,70
Tabla 8: Parámetros agronómicos de los suelos de Arjona.
Como se puede comprobar observando y comparando las tablas 5 (parámetros
agronómicos de los lodos) y 8 (parámetros agronómicos de los suelos), los parámetros
agronómicos obtenidos del análisis de los lodos son mejores que el obtenido de los
suelos de Arjona, esto es debido a la degradación que han sufrido los suelos como
consecuencia de la construcción de la carretera, y al alto contenido del lodo en materia
orgánica.
33 E.T.S. de Ingeniería de Caminos,
Canales y Puertos
Como se puede observar en la tabla 8, los ácidos fúlvicos, en ninguno de los
taludes llega al 1%, en cambio en los lodos (tabla 5) el contenido de ácido fúlvico es
del 7%, lo cual es importante por ser materia orgánica descompuesta disponible para
la vegetación.
Si se analiza el extracto húmico total, en el caso de los suelos es inferior al 1%
en todos los taludes, frente al 8,40% en los lodos. Este extracto es la suma de todos
los ácidos húmicos (fúlvico y húmico), que son la fracción orgánica del suelo soluble
en el medio alcalino, necesario para la formación de un suelo evolucionado y la
vegetación.
Otro parámetro a destacar es la relación carbono – nitrógeno, que da una
proporción de nitrógeno en el suelo, es importante que esta relación no sea muy alta
debido a que cuanto mayor es la relación menor cantidad de nitrógeno existe en el
suelo, y el nitrógeno es un nutriente imprescindible para el crecimiento de las plantas,
y en la mayoría de los casos es un limitante del crecimiento de las mismas. Como se
puede observar en las tablas esta relación es menor para los lodos que para los
suelos, con lo cual el aporte de lodos al suelo va a provocar que exista más cantidad
de nitrógeno en el suelo y por tanto este nutriente no sea limitante.
Otro indicador para el nitrógeno es el nitrógeno Kjeldahl, que en el caso de
suelos es muy bajo, inferior al 1%, y en los lodos es del 5,5%. Este parámetro
repercutirá del mismo modo que el caso explicado en el párrafo anterior.
Otro dato importante a destacar en la comparación de los parámetros
agronómicos entre suelos y lodos es el porcentaje en materia orgánica, el cual es
necesario que sea elevado para dotar al suelo de nutrientes, soporte para la
vegetación, base para la formación de un suelo estructurado y con textura, así como
brindar protección al suelo frente a la erosión hídrica.
En cambio si se comparan los resultados obtenidos para los metales pesados,
los lodos son peores por contener mayor cantidad de estos.
De esta comparación se puede decir que los lodos son una buena enmienda
orgánica para los suelos, porque aportan lo que estos necesitan para soportar y
favorecer el crecimiento de vegetación.
34 E.T.S. de Ingeniería de Caminos,
Canales y Puertos
Como actividad a realizar en siguientes avances de esta investigación se
propone la nueva realización de una analítica de los suelos para comprobar su
evolución y verificar lo comentado en el párrafo anterior.
RESULTADOS DEL ANÁLISIS DE LA MUESTRA DE SUELOS DE CÁRTAMA
Se analizó el suelo previo a la realización de la hidrosiembra, y dada la
pequeña superficie de esta nueva aplicación solo se analizó una muestra de suelo.
Dicho suelo fue analizado por los laboratorios Appus Labaqua, a petición de los
laboratorios de EMASAGRA, S.A. La muestra de suelo analizado pesaba 1 Kg. Los
resultados obtenidos para dicho suelo son los siguientes:
Metales Pesados Resultados mg/kg m.s.
Cadmio < 1,00
Cobre 22,00
Cromo 116,00
Fósforo 0,069
Hierro 35326,00
Mercurio <0,10
Niquel 94,00
Plomo 9,00
Zinc 52,00
Tabla 6: Contenido en metales pesados del suelo de Cártama.
Parámetros agronómicos D1
Ácidos fúlvicos % <0,10
Ácidos húmicos % <0,10
Extracto húmico total % <0,10
Relación % Carbono/Nitrógeno 3,60
Carbono orgánico % <0,20
Materia orgánica % 0,20
Nitrógeno Kjeldahl g/Kg m.s. <1,00
Tabla 8: Parámetros agronómicos del suelo de Cártama.
35 E.T.S. de Ingeniería de Caminos,
Canales y Puertos
Como se puede comprobar observando las tablas (parámetros agronómicos de
los lodos y parámetros agronómicos de los suelos), los parámetros agronómicos
obtenidos del análisis de los lodos son mejores que el obtenido de los suelos de
Cártama, al igual que ocurre con los suelos de Arjona, esto es debido a la degradación
que han sufrido los suelos como consecuencia de la construcción de la carretera, y al
alto contenido del lodo en materia orgánica.
Como se puede observar en la tabla, los ácidos fúlvicos del suelo no llegan al
1%, en cambio en los lodos, el contenido de ácido fúlvico es del 7%, lo cual es
importante por ser materia orgánica descompuesta disponible para la vegetación.
Si se analiza el extracto húmico total, en el caso de los suelos es inferior al 1%,
frente al 8,40% en los lodos. Este extracto es la suma de todos los ácidos húmicos
(fúlvico y húmico), que son la fracción orgánica del suelo soluble en el medio alcalino,
necesario para la formación de un suelo evolucionado y la vegetación.
Nitrógeno, el análisis Kjeldahl, es muy bajo, inferior al 1%, y en los lodos es del
5,5%. Este parámetro repercutirá directamente sobre la vegetación ya que el nitrógeno
es un nutriente limitante del crecimiento vegetal, e interesa la existencia de mayores
proporciones del mismo en el suelo.
Otro dato importante a destacar en la comparación de los parámetros
agronómicos entre suelos y lodos es el porcentaje en materia orgánica, el cual es
necesario que sea elevado para dotar al suelo de nutrientes, soporte para la
vegetación, base para la formación de un suelo estructurado y con textura, así como
brindar protección al suelo frente a la erosión hídrica.
En cambio si se comparan los resultados obtenidos para los metales pesados,
los lodos no varían en exceso con los resultados obtenidos para este suelo.
De esta comparación se puede decir que los lodos son una buena enmienda
orgánica para los suelos, porque aportan lo que estos necesitan para soportar y
favorecer el crecimiento de vegetación.
Como actividad a realizar en siguientes avances de esta investigación se
propone la nueva realización de una analítica de los suelos para comprobar su
evolución y verificar lo comentado en el párrafo anterior.
36 E.T.S. de Ingeniería de Caminos,
Canales y Puertos
3.4.2. Control de las condiciones meteorológicas Durante todo el periodo transcurrido se han controlado las variables
meteorológicas: Precipitación y temperatura. El interés en realizar un seguimiento de
estos parámetros reside en su implicación en uno de los objetivos de esta
investigación, como es el caso de la erosión provocada en las parcelas por la
precipitación.
La temperatura es igualmente importante porque se encuentra muy ligada al
factor de crecimiento de la vegetación, pues en gran medida el crecimiento de la
misma está influenciado por la temperatura.
Los datos de precipitación han sido obtenidos de la Agencia Estatal de
Meteorología, procedentes de las estaciones meteorológicas localizadas en Arjona, a
una altitud de 410 metros sobre el nivel del mar y con coordenadas X=407312 e
Y=4199321; y Cártama, a una altitud de 95 metros sobre el nivel del mar y con
coordenadas X=350221 e Y=4064985:
AÑO MES PRECIPITACIÓN (mm/m2) ARJONA
PRECIPITACIÓN (mm/m2) CARTAMA
2009 ENERO 63,00 22,80
2009 FEBRERO 56,20 85,60
2009 MARZO 30,00 50,40
2009 ABRIL 29,60 31,00
2009 MAYO 11,40 7,40
2009 JUNIO 1,60 0,20
2009 JULIO 0,10 0,10
2009 AGOSTO 0,20 0,10
2009 SEPTIEMBRE 55,20 16,80
2009 OCTUBRE 24,40 26,80
2009 NOVIEMBRE 23,80 16,20
2009 DICIEMBRE 275,60 216,00
2009 TOTAL ANUAL 595,50 473,40
Tabla 9: Precipitación mensual para el año 2009, Arjona y Cártama.
37 E.T.S. de Ingeniería de Caminos,
Canales y Puertos
AÑO MES PRECIPITACIÓN (mm/m2) ARJONA
PRECIPITACIÓN (mm/m2) CARTAMA
2010 ENERO 108,80 196,20
2010 FEBRERO 184,20 210,00
2010 MARZO 102,40 92,40
2010 ABRIL 28,20 112,40
2010 MAYO 25,80 11,60
2010 JUNIO 35,00 7,20
2010 JULIO 0,10 0,60
2010 AGOSTO 16,00 0,40
2010 SEPTIEMBRE 29,60 39,20
2010 OCTUBRE 84,60 40,80
2010 NOVIEMBRE 105,20 90,20
2010 TOTAL ANUAL 719,90 801,00
Tabla 10: Precipitación mensual para el año 2010, Arjona y Cártama.
3.4.3. Cálculo de la superficie de cobertura vegetal por parcela
El cálculo de la cobertura vegetal solo se ha obtenido para la experiencia de
Arjona, esto es debido a que la experiencia en Cártama aun no tiene vegetación
debido a que sólo lleva desde abril en funcionamiento. Para el caso de Arjona la
metodología seguida es la siguiente:
1. En primer lugar se fue de visita a campo y se observaron las diferentes
parcelas, con la intención de hacer una inicial aproximación a simple
vista de la cobertura.
2. Posteriormente se realizaron fotografías de cada una de las parcelas.
Estas imágenes debían ser lo más estrictamente centradas y
capturando el total de la parcela.
3. Dichas fotos se rasterizaron mediante un software apto para este fin, en
este caso el software usado ha sido ARCMAP, de la casa ESRI.
38 E.T.S. de Ingeniería de Caminos,
Canales y Puertos
4. Una vez rasterizadas las imágenes se creó una capa poligonal para
cada una de las imágenes. Esta capa contenía un polígono de igual
tamaño que la parcela capturada en la imagen.
5. Tras la creación del polígono se recortó la imagen en función de éste,
de este modo se obtiene un nuevo raster de la imagen en el cual solo
se observa lo que existe en el interior de la parcela.
6. Tras el paso anterior se realizó una detección en el raster de los
diferentes colores que se presentaban en las imágenes. Durante este
proceso se intensificaron algunos colores que el programa no detectaba
bien o confundía, obteniendo así un pequeño error, aunque también se
afinaba más el proceso.
7. Una vez detectados los diferentes colores del raster, se realizó un
conteo con software de la cantidad de pixeles que ocupaba cada color,
obteniendo así, con la suma de todos, el total de pixeles de la imagen. A
continuación se procedió a calcular los porcentajes que presentaba
cada color.
8. Una vez obtenidos los porcentajes de cada color se identificó que
representaba cada uno de ellos, en este caso solo se identificaron los
porcentajes que representaban la vegetación existente en la parcela,
obteniendo así una aproximación de la cobertura vegetal existente en
cada una de las parcelas.
La metodología utilizada presenta varias limitaciones debido a la inclinación de
los taludes y la altura de la cobertura vegetal, pues al realizar la fotografía desde la
carretera no se obtiene una imagen del plano de la superficie, pues para obtener este
plano hubiera sido necesario realizar la fotografía desde el aire. La otra limitación se
encuentra en la interpretación de los colores de los pixeles por parte del programa,
pues los pixeles correspondientes a las plantas secas y menos coloridas el programa a
veces lo confundía como si fuese suelo. Pero tras obtener los resultados se
contrastaron con lo inicialmente observado en el terreno. De esta comparación entre lo
calculado y lo observado se puede concluir con que es aceptable el resultado obtenido
con los cálculos.
39 E.T.S. de Ingeniería de Caminos,
Canales y Puertos
3.4.4. Estimación de la erosión anual en la parcela Para la estimación de la erosión anual se ha utilizado la Ecuación Universal de
Pérdida de Suelo, comúnmente conocida como USLE (del inglés Universal Soil Loss
Equation, 1978), elaborada en un principio por Wischmeier y Smith en 1978. Este
modelo es de gran utilización porque plantea el proceso de erosión basándose en un
pequeño número de factores: la erosividad de la lluvia, erosionabilidad del suelo,
topografía del terreno, cobertura vegetal y tipo de prácticas de cultivo.
METODOLOGÍA
En el método USLE, las pérdidas de suelo A (en Tm/ha/año expresadas en el
Sistema Internacional) vienen dadas por la siguiente expresión:
A = R*K*L*S*C*P
Donde:
R = Índice de erosión pluvial.
K = Factor de erosionabilidad del suelo.
L = Factor longitud de pendiente (ladera de máxima pendiente).
S = Factor pendiente.
C = Factor de cultivo.
P = Factor prácticas de cultivo.
FACTOR R
El factor R, que representa la erosividad de la lluvia, se ha calculado mediante
el índice de Fournier modificado (Fm), según la expresión:
Donde:
Pi = Precipitación mensual
Pt = Precipitación anual
40 E.T.S. de Ingeniería de Caminos,
Canales y Puertos
FACTOR C
El factor C de cobertura vegetal indica la protección que la cobertura vegetal
presta al suelo al interceptar las gotas de lluvia y amortiguar su energía de impacto
disminuyendo el efecto erosivo. El valor de este factor es una relación entre las
pérdidas de suelo fértil con la cobertura vegetal actual.
FACTOR P
El factor P de prácticas de cultivo se incluye en modalidades como el cultivo
siguiendo curvas de nivel o el cultivo en fajas. En esta investigación a no tratarse para
cultivos, tanto para Arjona como para Cártama, al no realizarse prácticas de cultivo se
tomará como valor de P el más alto que es 1.
FACTOR K
El factor K de erosionabilidad del suelo representa la susceptibilidad del suelo a
ser erosionado. En este factor se tiene en cuenta la textura de suelo, obtenida a partir
de sus datos de granulometría, contenido en materia orgánica, estructura y
permeabilidad del suelo.
Estos datos se aplican sobre el siguiente gráfico y se obtiene el factor K:
Figura 1: Nomograma para el cálculo del factor K, para la USLE.
41 E.T.S. de Ingeniería de Caminos,
Canales y Puertos
FACTOR LS
La USLE tiene en cuenta la topografía del terreno mediante la introducción del
factor L de longitud de la pendiente del terreno y del factor S de pendiente.
Conociendo los metros del terreno y la pendiente en grados aplicando el siguiente
gráfico se obtiene el factor LS.
Figura 2: Cálculo del factor LS, para la USLE.
Una vez obtenidos todas las variables de la formula se multiplican y se obtiene
el resultado de la pérdida de suelo en Tm/ha/año.
42 E.T.S. de Ingeniería de Caminos,
Canales y Puertos
EXPERIENCIA EN ARJONA
USLE Desmontes:
Factor R: Según la fórmula establecida y los datos de precipitación incluidos
en el apartado anterior, el valor de R para el periodo Abril de 2.009 – Marzo de 2010,
es:
R = 145453,21/817,30 = 177,97
Factor C: Para el cálculo de la cobertura vegetal se han utilizado los índices de
cobertura vegetal, medios para todo el periodo, obtenidos durante la experimentación,
véase tabla de cobertura vegetal en el apartado 5. El valor de C para los desmontes,
media del periodo Abril de 2009 – Marzo 2010, es:
D1, parcela control sin cobertura vegetal = 0,92
D2, solo hidrosiembra tradicional = 0,37
D3, hidrosiembra tradicional y dosis 1 de lodos = 0,26
D4, hidrosiembra tradicional y dosis 2 de lodos = 0,70
D5, hidrosiembra tradicional y dosis 3 de lodos = 0,29
D6, dosis 3 de lodos y semillado sin hidrosiembra = 0,43
Los resultados de este factor de cobertura vegetal, son estimados, dado que
gran periodo del tiempo no poseían cobertura vegetal y resulta complejo calcular una
cifra exacta, aunque para este caso se ha utilizado una media de la cobertura vegetal
existente durante todo el periodo evaluado.
Factor K: El facto K para los desmontes de Arjona es de 0,18 debido a que no
posee estructura como suelo (por las características que debe cumplir en su
construcción durante la obra), su permeabilidad es muy baja por el alto contenido en
arcillas, limos y su compactación, siendo además muy bajo el contenido en materia
43 E.T.S. de Ingeniería de Caminos,
Canales y Puertos
orgánica; como se puede observar en los parámetros agronómicos estudiados en
apartados anteriores.
Factor LS: La longitud del terreno en todos los desmontes es la misma de 10
metros, con lo cual L = 10. Para el caso de S, la pendiente al igual que el caso anterior
es igual para todos los desmontes, siendo S = 30º. Con lo cual el valor de LS = 4,5.
Una vez obtenidos todos los parámetros se aplica la formula:
A = R*K*L*S*C*P
Obteniendo como resultado de A el suelo erosionado para el periodo Abril de
2007-Marzo de 2008, en Tm/ha/año. En este caso se ha obtenido un índice de pérdida
de suelo por cada parcela experimental, ya que tienen tratamientos diferentes y
coberturas vegetales diferentes, siendo los resultados los siguientes:
D1: Sin tratamientos, parcela control.
A = 177,97*0,18*0,92*4,5 = 147,53 Tm/ha año
D2: Hidrosiembra tradicional.
A = 177,97*0,18*0,37*4,5 = 53,34 Tm/ha año
D3: Hidrosiembra tradicional y dosis 1 de lodos.
A = 177,97*0,18*0,26*4,5 = 37,48 Tm/ha año
D4: Hidrosiembra tradicional y dosis 2 de lodos.
A = 177,97*0,18*0,70*4,5 = 100,91 Tm/ha año
D5: Hidrosiembra tradicional y dosis 3 de lodos.
A = 177,97*0,18*0,29*4,5 = 41,80 Tm/ha año
D6: Sin hidrosiembra tradicional, dosis 3 de lodos y semillas.
A = 177,97*0,18*0,43*4,5 = 61,98 Tm/ha año
44 E.T.S. de Ingeniería de Caminos,
Canales y Puertos
Gráfico 1: Erosión según USLE en desmontes de Arjona.
USLE Terraplenes:
Factor R: Según la fórmula establecida y los datos de precipitación incluidos
en el apartado anterior, el valor de R para el periodo Abril de 2.009 – Marzo de 2010,
es:
R = 145453,21/817,30 = 177,97
Factor C: Para el cálculo de la cobertura vegetal se ha utilizado el mismo
criterio que en el caso de los desmontes, véase tabla de cobertura vegetal en el
apartado 5. El valor de C para los terraplenes, media del periodo Abril de 2009 –
Marzo 2010, es:
T1, parcela control sin cobertura vegetal = 0,42
T2, solo hidrosiembra tradicional = 0,39
T3, hidrosiembra tradicional y dosis 1 de lodos = 0,33
T4, hidrosiembra tradicional y dosis 2 de lodos = 0,37
T5, hidrosiembra tradicional y dosis 3 de lodos = 0,28
45 E.T.S. de Ingeniería de Caminos,
Canales y Puertos
T6, dosis 3 de lodos y semillado sin hidrosiembra = 0,37
Los resultados de este factor de cobertura vegetal, son estimados, dado que
gran periodo del tiempo no poseían cobertura vegetal y resulta complejo calcular una
cifra exacta, aunque para este caso se ha utilizado una media de la cobertura vegetal
existente durante todo el periodo evaluado.
Factor K: El factor K para los desmontes de Arjona es de 0,11 debido a que no
posee estructura como suelo (por las características que debe cumplir en su
construcción durante la obra), su permeabilidad es muy baja por el alto contenido en
arcillas, limos y su compactación, siendo además muy bajo el contenido en materia
orgánica; como se puede observar en los parámetros agronómicos estudiados en
apartados anteriores. Hay que destacar que este suelo es mejor que el de los
desmontes debido a su contenido en materia orgánica.
Factor LS: La longitud del terreno en todos los desmontes es la misma de 10
metros, con lo cual L = 10. Para el caso de S, la pendiente al igual que el caso anterior
es igual para todos los terraplenes, siendo S = 35º. Con lo cual el valor de LS = 6.
Una vez obtenidos todos los parámetros se aplica la formula:
A = R*K*L*S*C*P
Obteniendo como resultado de A el suelo erosionado para el periodo Abril de
2007-Marzo de 2008, en Tm/ha/año. En este caso se ha obtenido un índice de pérdida
de suelo por cada parcela experimental, ya que tienen tratamientos diferentes y
coberturas vegetales diferentes, siendo los resultados los siguientes:
T1: Sin tratamientos, parcela control.
A = 177,97*0,11*0,42*6 = 49,33 Tm/ha año
T2: Hidrosiembra tradicional.
A = 177,97*0,11*0,39*6 = 45,81 Tm/ha año
T3: Hidrosiembra tradicional y dosis 1 de lodos.
A = 177,97*0,11*0,33*6 = 38,76 Tm/ha año
T4: Hidrosiembra tradicional y dosis 2 de lodos.
A = 177,97*0,11*0,37*6 = 43,46 Tm/ha año
46 E.T.S. de Ingeniería de Caminos,
Canales y Puertos
T5: Hidrosiembra tradicional y dosis 3 de lodos.
A = 177,97*0,11*0,28*6 = 32,88 Tm/ha año
T6: Sin hidrosiembra tradicional, dosis 3 de lodos y semillas.
A = 177,97*0,11*0,37*6 = 43,46 Tm/ha año
Gráfico 2: Erosión según USLE en terraplenes de Arjona.
Gráfico 3: Comparación entre la erosión estimada para terraplenes y desmontes.
47 E.T.S. de Ingeniería de Caminos,
Canales y Puertos
Como se puede observar en el gráfico superior la estimación de la erosión para
los terraplenes es menor que para los desmontes, probablemente debido a la mejor
calidad del suelo por poseer tierra vegetal, lo cual favorece el crecimiento vegetal y el
aumento de la cobertura vegetal, generando una mayor protección sobre el suelo.
EXPERIENCIA EN CÁRTAMA
USLE Desmontes:
Factor R: Según la fórmula establecida y los datos de precipitación incluidos
en el apartado anterior, el valor de R para el periodo Abril de 2.009 – Marzo de 2010,
es:
R = 140066,94/813,20 = 172,24
Factor C: Para el cálculo de la cobertura vegetal se ha utilizado el mismo
criterio indicado para la experimentación en Arjona, véase tabla de cobertura vegetal
en el apartado 5. El valor de C para los desmontes, media del periodo Abril de 2009 –
Marzo 2010, es:
D1, parcela control sin cobertura vegetal = 0,81
D2, solo hidrosiembra tradicional = 0,36
D3, hidrosiembra tradicional y dosis 1 de lodos = 0,07
D4, hidrosiembra tradicional y dosis 2 de lodos = 0,04
D5, hidrosiembra tradicional y dosis 3 de lodos = 0,03
D6, dosis 3 de lodos y semillado sin hidrosiembra = 0,04
Los resultados de este factor de cobertura vegetal, son estimados, dado que
gran periodo del tiempo no poseían cobertura vegetal y resulta complejo calcular una
cifra exacta, aunque para este caso se ha utilizado una media de la cobertura vegetal
existente durante todo el periodo evaluado.
48 E.T.S. de Ingeniería de Caminos,
Canales y Puertos
Factor K: El facto K para los desmontes de Cártama es de 0,17 debido a que
no posee estructura como suelo (por las características que debe cumplir en su
construcción durante la obra), su permeabilidad es media debido al tipo de materiales
que lo componen y su compactación, siendo además muy bajo el contenido en materia
orgánica; como se puede observar en los parámetros agronómicos estudiados en
apartados anteriores.
Factor LS: La longitud del terreno en todos los desmontes es la misma de 5
metros, con lo cual L = 5. Para el caso de S, la pendiente al igual que el caso anterior
es igual para todos los desmontes, siendo S = 30º. Con lo cual el valor de LS = 2,25.
Una vez obtenidos todos los parámetros se aplica la formula:
A = R*K*L*S*C*P
Obteniendo como resultado de A el suelo erosionado para el periodo Abril de
2007-Marzo de 2008, en Tm/ha/año. En este caso se ha obtenido un índice de pérdida
de suelo por cada parcela experimental, ya que tienen tratamientos diferentes y
coberturas vegetales diferentes, siendo los resultados los siguientes:
D1: Sin tratamientos, parcela control.
A = 172,24*0,17*0,81*2,25 = 53,36 Tm/ha año
D2: Hidrosiembra tradicional.
A = 172,24*0,17*0,36*2,25 = 23,72 Tm/ha año
D3: Hidrosiembra tradicional y dosis 1 de lodos.
A = 172,24*0,17*0,07*2,25 = 4,61 Tm/ha año
D4: Hidrosiembra tradicional y dosis 2 de lodos.
A = 172,24*0,17*0,04*2,25 = 2,63 Tm/ha año
D5: Hidrosiembra tradicional y dosis 3 de lodos.
A = 172,24*0,17*0,03*2,25 = 1,98 Tm/ha año
D6: Sin hidrosiembra tradicional, dosis 3 de lodos y semillas.
A = 172,24*0,17*0,04*2,25 = 2,63 Tm/ha año
49 E.T.S. de Ingeniería de Caminos,
Canales y Puertos
Gráfico 4: Erosión según USLE en desmontes de Arjona.
Como se puede observar en el gráfico anterior la cantidad de material erosionado,
obtenido a partir de la formula USLE, es muy superior en los desmontes 1, sin aporte
de lodos e hidrosiembra, y desmonte 2, con solo aporte de hidrosiembra. Para los
demás desmontes, en los cuales se han utilizado diferentes dosis de lodos e
hidrosiembra, la cantidad erosionada es similar, aunque se puede observar un mínimo
representado por el desmonte 5.
3.4.5. Medida de erosión real en la parcela La metodología para la medición real de la erosión, tanto en la experiencia de
Arjona como en la de Cártama, consiste en realizar una supervisión a las parcelas, en
la cual se recogen los sedimentos, que arrastrados por la escorrentía superficial
provocada por la lluvia se acumulan en las trampas diseñadas para tal fin (véase
apartado 4.2). Dichos sedimentos, junto con parte del agua de la precipitación, son
recogidos en sacos de plástico y etiquetados adecuadamente con el nombre de la
parcela y la cubeta de la cual provienen.
Es importante la anotación de la cubeta de la cual proviene la muestra para
realizar las pertinentes correcciones, pues como se veía en el apartado 4.2, de diseño
50 E.T.S. de Ingeniería de Caminos,
Canales y Puertos
de las parcelas y trampas de sedimentos, la segunda cubeta de la trampa recoge solo
una sexta parte de lo contenido en la primera cubeta de la trampa de sedimentos.
Una vez recogidos los sedientos y etiquetados son trasladados al laboratorio
perteneciente al departamento de Ingeniería Civil, de la Escuela Técnica Superior de
Caminos, Canales y Puertos de la Universidad de Granada. En dicho laboratorio se
realiza una pesada inicial del material recogido, incluyendo el agua de lluvia, y
posteriormente se secan a 200 ºC en un horno hasta conseguir que únicamente quede
la materia inorgánica que compone el suelo de los taludes. Tras 24 horas en el horno
se realiza una segunda pesada en la cual se obtiene un resultado inicial de la materia
inorgánica seca existente en la muestra, y se vuelve a introducir en el horno otras 24
horas para verificar que el suelo está totalmente seco. Si el suelo tras 48 horas en
horno da resultados muy diferentes en las pesadas correspondientes se procede a
volver a meter la muestra en el horno otras 24 horas obteniendo una nueva pesada,
que junto con las dos anteriores, mediante media aritmética, se obtiene el resultado
definitivo de materia inorgánica seca erosionada de cada parcela.
Imagen 10: Sistema de recogida y transporte desde las parcelas al laboratorio. Vista de los sacos
contenedores de las muestras.
Los resultados obtenidos en la experiencia de Arjona corresponden a una
superficie de 4 m2, de los 100 m2 que ocupa cada parcela, que es igual a la superficie
51 E.T.S. de Ingeniería de Caminos,
Canales y Puertos
ocupada por la trampa de sedimentos. En cambio en el caso de Cártama los
resultados de la erosión corresponden al 100% de la parcela, es decir 25 m2.
Los resultados obtenidos representan los kilogramos de suelo erosionado en
una superficie de 4 m2, para el caso de Arjona, posteriormente se calcula el material
erosionado para una hectárea de suelo. Así mismo los datos obtenidos de cada
muestra representan la erosión en el periodo transcurrido entre cada recogida de
sedimentos de las parcelas.
En el caso de Cártama los resultados obtenidos, como se indicaba
anteriormente, son del 100% de la parcela, es decir, 25 m2 con lo cual en este caso
solo se realiza una extrapolación para obtener el resultado en 1 hectárea de suelo. Y
al igual que en la experiencia de Arjona los datos obtenidos de cada muestra
representan la erosión en el periodo transcurrido entre cada recogida de sedimentos
de las parcelas.
4. DISCUSIÓN Y RESULTADOS DE LA EXPERIMENTACIÓN
4.1. EXPERIENCIA DE LA CARRETERA ARJONA-PORCUNA Durante el periodo transcurrido en la experimentación de la carretea Arjona-
Porcuna se ha realizado un seguimiento continuo de las variables objeto de estudio.
Este seguimiento ha consistido en realizar una visita periódica a campo en la cual se
han recogido los datos experimentales y se ha realizado un reportaje fotográfico, que
se adjunta en el apéndice 1 del presente informe.
Durante las visitas a campo se han realizado las siguientes funciones:
• Recogida de material erosionado de las trampas de sedimentos.
• Medición de las picas colocadas en las parcelas, para controlar la
erosión.
• Realización de un reportaje fotográfico de las parcelas experimentales.
• Supervisión del crecimiento y cobertura vegetal.
• Realización de labores de mantenimiento en las parcelas.
52 E.T.S. de Ingeniería de Caminos,
Canales y Puertos
Para este periodo, 2009-2010, debido a problemas con la fauna local, no ha
sido posible realizar la tarea de recogida de material erosionado, dado que las trampas
de sedimentos se encontraban inutilizadas, por la presencia de madrigueras de conejo
en su interior que evita la recogida del agua en las cubetas y además provoca una
erosión incrementada, debido al material escarbado por dicho animal.
Aunque teniendo en cuenta los datos de informes anteriores donde la erosión
tiende a minimizarse ligada a la cobertura vegetal y evolución del suelo, es de intuir
que para este caso la erosión tendería a ser mínima, no sobrepasando las 2 toneladas
por hectárea y año.
4.2. EXPERIENCIA DE LA CARRETERA CÁRTAMA Durante el periodo transcurrido en la experimentación de la carretea Arjona-
Porcuna se ha realizado un seguimiento continuo de las variables objeto de estudio.
Este seguimiento ha consistido en realizar una visita periódica a campo en la cual se
han recogido los datos experimentales y se ha realizado un reportaje fotográfico, que
se adjunta en el apéndice 1 del presente informe.
Durante las visitas a campo se han realizado las siguientes funciones:
• Recogida de material erosionado de las trampas de sedimentos.
• Medición de las picas colocadas en las parcelas, para controlar la
erosión.
• Realización de un reportaje fotográfico de las parcelas experimentales.
• Supervisión del crecimiento y cobertura vegetal.
• Realización de labores de mantenimiento en las parcelas.
4.2.1. Recogida de material erosionado de las trampas de sedimentos:
La recogida del material erosionado se realiza in situ, vaciando el contenido
recogido en las cubetas existentes en las trampas de sedimentos en un saco de
plástico. Dicho saco se identifica anotando los datos de la parcela y cubeta de la cual
provienen los sedimentos.
53 E.T.S. de Ingeniería de Caminos,
Canales y Puertos
Una vez recogidos los sedimentos son transportados al laboratorio donde son
secados en un horno a 200ºC durante 48 horas, pesando el material cada 24 horas
para verificar que la muestra está totalmente seca. Durante este secado además de
eliminar el agua se elimina también la materia orgánica que haya podido entrar en las
muestras.
Una vez seca y pesada la muestra se realiza una media de las diferentes
pesadas, en caso de que sean diferentes, y se anota el resultado. Éste resultado se
suma al de la segunda cubeta, la cual ha seguido el mismo proceso con la variación
de multiplicar la cantidad obtenida por 6 como se explicaba en el apartado 4.3.5. La
suma de los dos resultados da la erosión real producida en la superficie ocupada por
la trampa de sedimentos, que en el caso de Cártama es de 25 m2, este resultado se
expresa en gr/m2.
Como consecuencia de este proceso se han obtenido las siguientes tablas:
PERIODO PARCELA PESO 1ª CUBETA
PESO 2ªCUBETA
FACTOR AMPLIACION
2ªCUBETA AMPLIADO
TOTALES ESTIMADOS
M2 TRAMPA
EROSION Gr/M2
04/09-03/10 D1 40.332,80 5.230,20 6,00 31.381,20 71.714,00 25,00 2.868,56
04/09-03/10 D2 14.782,10 1.978,30 6,00 11.869,80 26.651,90 25,00 1.066,08
04/09-03/10 D3 7.368,20 745,00 6,00 4.470,00 11.838,20 25,00 473,53
04/09-03/10 D4 5.628,40 467,70 6,00 2.806,20 8.434,60 25,00 337,38
04/09-03/10 D5 3.423,00 171,10 6,00 1.026,60 4.449,60 25,00 177,98
04/09-03/10 D6 7.159,60 643,80 6,00 3.862,80 11.022,40 25,00 440,90
Tabla 11: Erosión real para el periodo abril de 2009 – marzo de 2010, Cártama.
PARCELA EROSION SECO Tn/Ha
D1 28,69
D2 10,66
D3 4,73
D4 3,37
D5 1,78
D6 4,41
Tabla 11 Bis: Erosión real para el periodo abril de 2009 – marzo de 2010, Cártama.
54 E.T.S. de Ingeniería de Caminos,
Canales y Puertos
En esta tabla 11 hay que destacar como se observa una disminución de la
erosión a medida que aumenta la dosis de lodos, con la salvedad del desmonte 6 en el
cual se ha obtenido un resultado similar al de desmonte con dosis 3. Esta salvedad es
debida a que durante el periodo evaluado este desmonte fue el último en poseer
cobertura vegetal.
Otra conclusión es que en los desmontes al no tener tierra vegetal el lodo
ayuda a proteger el suelo y a mantener la semilla en el terreno, favoreciendo su
crecimiento y evitando la erosión. Siendo este tratamiento más efectivo que el uso de
hidrosiembra tradicional. Así mismo y como se puede observar en el reportaje
fotográfico, incluido en el apéndice 1 del presente informe, el lodo no solo salvaguarda
el terreno y las semillas, sino que al ser rico en nutrientes ayuda a que crezca más y
con mayor porte la vegetación.
Es importante destacar que estas cantidades de material erosionado, se han
producido fundamentalmente durante los meses posteriores a la realización de la
hidrosiembra, cuando aún no existía vegetación, y por tanto no poseían cobertura
vegetal. Durante los periodos con cobertura vegetal las cantidades de material
erosionado, en los desmontes con lodos eran casi despreciables, y en el desmonte
con solo hidrosiembra también eran muy bajas, aunque significativamente más
elevadas que en los desmontes con lodo.
Los resultados de la tabla 12 demuestran un mejor funcionamiento de la
hidrosiembra con lodos que la tradicional.
A continuación se incluyen una serie de gráficos que relacionan los diferentes
datos de erosión obtenidos:
55 E.T.S. de Ingeniería de Caminos,
Canales y Puertos
Gráfico 4: Evolución de la erosión en los desmontes, en función del tratamiento realizado en cada parcela
y la precipitación para el periodo indicado.
Gráfico 5: Comparación de erosión entre los desmontes de Cártama según USLE y erosión REAL.
Como se puede observar en los gráficos, la erosión real es inferior a la
estimada con la formula USLE, hasta llegar al caso del desmonte 3, donde se asimila
a los resultados medidos en campo, este hecho es probablemente debido al sistema
de cálculo para la USLE, pues en ella el cálculo se ha realizado con la media de
cobertura vegetal, mientras que no se diferencian episodios de cobertura vegetal 0. En
56 E.T.S. de Ingeniería de Caminos,
Canales y Puertos
cambio en la medición de la erosión en campo los acontecimientos indican que el
material erosionado se produjo fundamentalmente durante los periodos sin cobertura
vegetal.
4.2.2. Supervisión de crecimiento y cobertura vegetal:
La metodología para la supervisión de crecimiento y cobertura vegetal se ha
realizado según las indicaciones, comentadas en el apartado 3.4.3.
Un dato curioso del crecimiento vegetal, observado en campo, es que el 70%
de la vegetación existente es ajena a la utilizada, siendo la especie más abundante de
ese 70% el Jaramago. Aunque debajo del porte del Jaramago ha crecido la vegetación
hidrosembrada, al cobijo de esta planta invasora, con lo cual ha realizado una tarea de
refugio. Esta anotación se puede observar en el reportaje fotográfico.
Los resultados obtenidos para la cobertura vegetal se muestran a continuación,
y se pueden contrastar en el reportaje fotográfico, el cual incluye algunas de las
imágenes utilizadas para el cálculo de la cobertura vegetal.
Así mismo en dicha tabla se puede observar como los porcentajes de cobertura
vegetal son mayores para las parcelas tratadas con lodos, que para las parcelas de
hidrosiembra tradicional y control. Destacando el mejor funcionamiento en terraplenes
que en desmontes, lo cual verifica que en los taludes con tierra vegetal funcionan
mejor las restauraciones que en los taludes sin tierra vegetal.
FECHA DESMONTES COBERTURA VEGETAL %
TERRAPLEN COBERTURA VEGETAL %
27/04/2007
D1 0 T1 0
D2 0 T2 0
D3 0 T3 0
D4 0 T4 0
D5 0 T5 0
D6 0 T6 0
29/01/2008
D1 0 T1 15
D2 5 T2 60
57 E.T.S. de Ingeniería de Caminos,
Canales y Puertos
D3 10 T3 55
D4 8 T4 45
D5 5 T5 25
D6 3 T6 20
13/03/2008
D1 2 T1 20
D2 55 T2 85
D3 70 T3 95
D4 42 T4 90
D5 63 T5 75
D6 50 T6 50
10/05/2008
D1 2 T1 89
D2 82 T2 90
D3 90 T3 95
D4 84 T4 97
D5 97 T5 78
D6 95 T6 75
04/10/2008
D1 07 T1 71
D2 33 T2 75
D3 49 T3 79
D4 41 T4 83
D5 73 T5 78
D6 65 T6 73
06/05/2009
D1 08 T1 79
D2 62 T2 82
D3 73 T3 84
D4 27 T4 78
D5 79 T5 89
D6 57 T6 78
01/06/2009
D1 07 T1 76
D2 60 T2 79
D3 71 T3 81
58 E.T.S. de Ingeniería de Caminos,
Canales y Puertos
D4 23 T4 74
D5 71 T5 83
D6 52 T6 72
01/03/2010
D1 08 T1 18
D2 67 T2 23
D3 77 T3 37
D4 39 T4 38
D5 63 T5 43
D6 62 T6 39
01/06/2010
D1 09 T1 31
D2 68 T2 37
D3 79 T3 48
D4 43 T4 59
D5 74 T5 65
D6 71 T6 62
Tabla 13: Cobertura vegetal calculada a partir de tratamiento de imágenes y muestreo en campo, Arjona.
FECHA DESMONTES COBERTURA VEGETAL %
TERRAPLEN COBERTURA VEGETAL %
10/04/2008
D1 0 D4 0
D2 0 D5 0
D3 0 D6 0
08/05/2008
D1 01 D4 07
D2 23 D5 04
D3 16 D6 00
03/10/2008
D1 02 D4 09
D2 18 D5 04
D3 19 D6 01
30/05/2009
D1 14 D4 96
D2 68 D5 97
59 E.T.S. de Ingeniería de Caminos,
Canales y Puertos
D3 94 D6 96
23/03/2010
D1 17 D4 96
D2 47 D5 97
D3 91 D6 96
24/11/2010
D1 27 D4 95
D2 79 D5 96
D3 93 D6 97 Tabla 13: Cobertura vegetal calculada a partir de tratamiento de imágenes y muestreo en campo,
Cártama.
4.2.3. Realización de labores de mantenimiento en las parcelas:
Además de la toma de datos indicada anteriormente, en las visitas a campo se
realizaron actuaciones de mantenimiento de las parcelas, estas labores consistían en
limpiar los tubos de las trampas para evitar su atoramiento y por tanto la perdida de
información. También se retiraban los restos de vegetación de las trampas para evitar
su atoramiento.
Así mismo se realizó una reparación, de las trampas de sedimentos, durante el
mes de abril de 2009, de las parcelas de Cártama, debido a una lluvia torrencial que
provocó la saturación y cementación de las trampas de sedimentos de los desmontes
1, 2 y parcialmente el 3 y 4.
60 E.T.S. de Ingeniería de Caminos,
Canales y Puertos
5. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES PRELIMINARES
Durante el período transcurrido en la investigación se pueden deducir dos
conclusiones, la primera sobre la practica en la aplicación de los lodos en la
restauración de las infraestructuras lineales y otra respecto a los resultados obtenidos
en protección del suelo y mejora del éxito de las restauraciones.
Desde el punto de vista de la aplicación, tanto en la experiencia en Arjona
como en Cártama, se ha comprobado como mediante el empleo de la hidrosiembra es factible la aplicación del lodo sin un incremento significativo del coste de la restauración y el tiempo en la aplicación.
En cuanto a los resultados obtenidos respecto a la protección del suelo y
mejora del éxito en las restauraciones, se ha comprobado cómo se reduce la erosión de los taludes en relación a la que se produciría con una hidrosiembra
tradicional, así mismo también ha quedado latente en epígrafes anteriores, del
presente informe, como el índice de cobertura vegetal se incrementa en relación con la hidrosiembra tradicional. Así mismo se ha comprobado como existe un mejor
rendimiento en estos parámetros con dosis de 500 gr/m2, de lo cual se puede extraer
una posible recomendación respecto a la dosis optima a aplicar en los taludes, aunque
aún es pronto para determinar esta dosis ya que la investigación aún está en fase de
desarrollo.
61 E.T.S. de Ingeniería de Caminos,
Canales y Puertos
6. REVISIÓN BIBLIOGRÁFICA
[1] Ministerio de Fomento. PG-3. Pliego de Prescripciones Técnicas Generales
para Obras de Carreteras y Puentes. First Edition. Madrid, Spain, 1976.
[2] Oña, J. and Osorio, F (2006). Application of sludge from urban wastewater
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[5] A. Ruiz. Experiencias en España con la utilización de residuos y de materiales
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[6] U.S. Department of Agriculture. Agriculture Handbook 282, 1958.
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Canales y Puertos
APENDICE I: REPORTAJE FOTOGRÁFICO ARJONA
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Imagen 1: Desmonte 1. 24/03/10
Imagen 2: Desmonte 2. 24/03/10
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Imagen 3: Desmonte 3. 24/03/10
Imagen 4: Desmonte 4. 24/03/10
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Imagen 5: Desmonte 5. 24/03/10
Imagen 6: Desmonte 6. 24/03/10
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Imagen 7: Terraplén 1. 24/03/10
Imagen 8: Terraplén 2. 24/03/10
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Imagen 9: Terraplén 3. 24/03/10
Imagen 10: Terraplén 4. 24/03/10
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Imagen 11: Terraplén 5. 24/03/10
Imagen 12: Terraplén 6. 24/03/10
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Imagen 13: Desmonte 1. 29/08/09
Imagen 14: Desmonte 2. 29/08/09
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Imagen 15: Desmonte 3. 29/08/09
Imagen 16: Desmonte 4. 29/08/09
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Imagen 17: Desmonte 5. 29/08/09
Imagen 18: Desmonte 6. 29/08/09
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Imagen 19: Terraplén 1. 29/08/09
Imagen 20: Terraplén 2. 29/08/09
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Imagen 21: Terraplén 3. 29/08/09
Imagen 22: Terraplén 4. 29/08/09
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Canales y Puertos
Imagen 23: Terraplén 5. 29/08/09
Imagen 24: Terraplén 6. 29/08/09
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APENDICE II: REPORTAJE FOTOGRÁFICO CÁRTAMA
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Imagen 1: Desmonte 1. 27/08/09
Imagen 2: Desmonte 2. 27/08/09
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Canales y Puertos
Imagen 3: Desmonte 3. 27/08/09
Imagen 4: Desmonte 4. 27/08/09
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Canales y Puertos
Imagen 5: Desmonte 5. 27/08/09
Imagen 6: Desmonte 6. 27/08/09
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Imagen 7: Desmonte 1. 23/03/10
Imagen 8: Desmonte 2. 23/03/10
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Imagen 9: Desmonte 3. 23/03/10
Imagen 10: Desmonte 4. 23/03/10
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Imagen 11: Desmonte 5. 23/03/10
Imagen 12: Desmonte 6. 23/03/10
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Imagen 13: Desmontes 1. 11/10
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Imagen 13: Desmontes 2. 11/10
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Imagen 14: Desmontes 3. 11/10
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Imagen 15: Desmonte 4. 11/10
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Canales y Puertos
Imagen 16: Desmonte 5. 11/10
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Imagen 17: Desmonte 6. 11/10
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APENDICE III: FICHA TÉCNICA RETIRADA DE FANGOS
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IDENTIFICACIÓN DEL
PRODUCTO
Nº FICHA: 001 NOMBRE: Fangos o lodos de depuración de aguas residuales urbanas CONTENIDO: Materia orgánica con productos de descomposición o fermentación C.E.R.: 190805
DATOS DEL PRODUCTO
PROPIEDADES FÍSICAS Y QUÍMICAS Sólido de densidad variable pero generalmente pastoso de color oscuro con olor fuerte y característico. Puede formar gases, descritos en el siguiente apartado, que al acumularse pueden producir una explosión o intoxicación por inhalación, en especial en almacenamientos cerrados y poco ventilados. Aquellas propiedades físicas más específicas no se pueden determinar debido a la variabilidad en el contenido.
INFORMACIÓN ECOLÓGICA
Los fangos están clasificados como residuos no peligrosos de acuerdo a la Orden Ministerial MAN/304/2002, de 8 de febrero, por la que se publican las operaciones de valorización y eliminación de residuos y la lista europea de residuos.
IDENTIFICACIÓN DE RIESGOS
RIESGOS FÍSICOS En almacenamientos cerrados de fangos, posible riesgo de explosión por acumulación de gases que se puedan formar como el metano (CH4).
RIESGOS QUÍMICOS Existe la posibilidad de que haya deficiencia de oxígeno en la atmósfera que rodea a los fangos y, por tanto, de asfixia debido al proceso biológico de fermentación de la materia orgánica que por una parte consume oxígeno y por otra parte se da la formación otros gases que desplazan al oxígeno del ambiente. Posible exposición a gases formados en el proceso de fermentación de la materia orgánica de carácter tóxico: el ácido sulfhídrico (de olor a huevos podridos). Esporádicamente, puede haber exposición a sustancias tóxicas procedentes de vertidos de tipo industrial que no han sido eliminadas en el proceso de depuración del agua.
RIESGOS BIOLÓGICOS Exposición a agentes biológicos de origen fecal en su mayoría (no patógenos), de origen animal y, en menor proporción, asociados a objetos contaminados con fluidos biológicos de hasta nivel 3 (casos muy excepcionales o en epidemias). El riesgo de contaminación biológica dependerá de que el microorganismo esté presente en las aguas residuales en cantidades significativas, de que sobreviva dentro del entorno conservando su poder infeccioso, así como de los diferentes grados de exposición.
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DATOS SOBRE LA
EXPOSICIÓN
LÍMITES DE EXPOSICIÓN No existen al ser un residuo difícil de caracterizar por su variabilidad debido a la diversidad de composición del agua de entrada en las depuradoras. No obstante, se dan valores correspondientes al ácido sulfhídrico (H2S), que se puede encontrar puntualmente. VLA-ED: 10 ppm; VLA-EC: 15 ppm (a revisar en un futuro) Respecto al metano (CH4) es un asfixiante simple cuyo factor limitador viene dado por el oxígeno disponible en el aire (O2 > 20,5%). No obstante, existen otros asfixiantes simples que se forman durante la fermentación como el CO2 y que en lugares cerrados o confinados pueden provocar una asfixia al desplazar el oxígeno del aire hasta niveles de riesgo. Se disponen, no obstante, de analíticas periódicas que caracterizan a los fangos de una depuradora (R.D. 1310/1990 y 1/1997).
VÍAS DE EXPOSICIÓN Las posibles vías de exposición son las siguientes: Respiratoria tanto de gases (sulfhídrico) como de microorganismos. Cutánea-mucosa, especialmente a hongos, pero también a productos químicos irritantes que pueden provocar efectos alergógenos y, de forma esporádica, a metales pesados. Digestiva principalmente de agentes biológicos por deglución de los patógenos inicialmente inhalados.
EFECTOS DE EXPOSICIÓN CORTA Y PROLONGADA Los efectos de exposición vendrán dados por la clase de agentes biológicos presentes y la variabilidad de concentración de productos tóxicos. La inhalación de ácido sulfhídrico puede provocar, en un primer estadio, cefaleas y dolor de piernas, y a concentraciones muy elevadas la inhibición de la pituitaria (se deja de oler), malestar gástrico, nauseas y diarrea. Los efectos por exposición crónica no están muy claros pero según algunos autores pueden ser cefaleas, bronquitis crónica, alteraciones de la vista y del sistema nervioso. En lo que se refiere a agentes biológicos, los efectos estarán asociados a la gravedad y los síntomas de la patología adquirida. La transmisión de los patógenos dependerá de los niveles del mismo, de las condiciones ambientales y, en especial, de las condiciones fisiológicas del individuo (sistema inmunológico).