Memoria para optar al Título Profesional de: Ingeniero Agrónomo / El análisis cuantitativo de la variabilidad de los suelos es cada vez más importante para una adecuada evaluación y manejo de este recurso. Pocas investigaciones se han desarrollado para estimar la variación en las propiedades edáficas en laderas áridas. La erosion de cárcavas es un proceso geomorfológico activo en la zona sur de la Región de Coquimbo, y se asocia a condiciones climáticas, elevados gradientes de pendiente y pastoreo intensivo. La productividad se ha reducido debido a los efectos de la erosión, la cual varía según la posición en la que se encuentre el pedón y el aspecto de la pendiente. Para evaluar los efectos de la producción intensiva en las propiedades edáficas se empleó la técnica de reconstitución de perfiles de suelo, con el fin de evaluar la magnitud y los alcances de la erosión en la Región analizada. Los suelos cultivados fueron comparados con su condición original, identificándose cambios morfológicos, físicos y químicos Para ello se seleccionaron pedones en un transecto realizado desde una ladera de exposición ecuatorial con cárcavas basales a otra de exposición polar sin rasgos erosivos. Se realizó un levantamiento altimétrico y descripciones de los pedones, analizando horizontes genéticos en términos morfológicos, químicos y físicos. A su vez, se determinó el volumen de suelo asociado a la formación de cárcavas en la ladera erosionada, estimando pérdidas de partículas de suelo, MO y macronutrientes totales. Al comparar ambas laderas, se advierte en general condiciones físicas y químicas más favorables en la de exposición polar. Los pedones más bajos en la ladera presentan texturas más finas y condiciones físicas y químicas restrictivas al crecimiento radical, unido a un menor contenido de materia orgánica (MO). De acuerdo al análisis de reconstitución de perfiles, el pedón más completo presentó una secuencia de horizontes A-Bt-Bz-Cz, encontrándose perfiles truncados en la base de la ladera erosionada. El volumen de suelo estimado como pérdida producto de la formación de cárcava fue de 142 m3 y se asocia no sólo a una pérdida de partículas de suelo, sino también a una completa desaparición de MO y macronutrientes. Como consecuencia de la erosión acelerada, las pérdidas alcanzan a: 5.237, 1.293 y 2.458 Mg ha-1 de arena, limo y arcilla, respectivamente. La pérdida de macronutrientes fue de 3 (N), 45 (P) y 44 (K) Mg ha-1, mientras que el carbono orgánico disminuyó entre 51 y 77% de su condición original, correspondiente a 11 Mg ha-1 de pérdida. En este contexto, los procesos observados de erosión acelerada contribuyen a reducir la fertilidad y resiliencia del suelo, resultando imperativo adoptar medidas preventivas contra la degradación de suelos. / Quantitative information on soil variability has become increasingly important for soil assessment and management. There have been scarce researches in order to estimate the vertical variation in soil attributes at arid hillslope positions. Gully erosion is an active geomorphic process in the southern of Coquimbo Region and is mostly associated to climate conditions, steep slopes gradients and intensive grazing. There has been a substantial loss of productivity due to the effects of erosion, which vary with the slope aspect and the position of the pedons in the landscape. Soil profiles reconstruction technique is used to evaluate the effects of cultivation in soil properties. Cultivated soils are compared to match native soils and an evaluation of the physical, chemical and morphological changes are made. This technique was used to assess the magnitude and extent of soil erosion on studied Region. Several pedons were selected in a transect that go from an equatorial aspect slope with basal gullies to a polar exposure slope without erosive features. A theodolite survey and a description of several soil pits were realized, analyzing genetic horizons in morphological, physical and chemical terms. In addition, the soil volume associated with gullies was determined, estimating losses of soil particles, OM and essential total macroelements. Comparing both hillsides, in general a more favorable physical and chemical conditions in polar exposure was observed. Pedons on the lower part of eroded hillsides slope presents lower content of soil OM, finer soil textures and both physical and chemical conditions that restrict plant roots growth. According to the profile reconstruction analysis, the most complete pedon probably has an horizon sequence of A-Bt-Bz-Cz and truncated profiles are observed at the eroded hillslope positions. The estimated loss of soil volume was of 142 m3 and associated not only to soil particles loss, but also a complete OM and macronutrients disappearance. Therefore, resulting of accelerated erosion process, losses of materials reach to 5237, 1293 and 2458 Mg ha-1 of sand, silt and clay, respectively. Macroelements losses are of 3 (N), 45 (P) and 44 (K) Mg ha-1 and losses of organic carbon reach to 51 to 77% of original content, i.e. around 11 Mg ha-1. In this context, the accelerated processes observed contribute to reduce the fertility and resilience of soils, being imperative to take preventive measures against soil degradation.

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Objetivos: Determinar la influencia de las precipitaciones extremas en la erosión de suelos agrícolas en la provincia de Chupaca durante el año 2016. Metodología: Se descargó imágenes satelitales del Satélite GOES 13 (canal climático -Brasil), se usó la T realzada (combinación de las bandas 6, 5, y 4), luego con los métodos de teledetección y USLE (Ecuación Universal de Pérdida de suelo), se identificó las precipitaciones extremas en la erosión en suelos agrícolas. Para la zonificación de la amenaza se utilizó el factor de riesgo de erosión (t/ha) que determinó la intensidad de precipitación pluvial (mm/h). Resultados: Se caracterizó las precipitaciones extremas que ocurrieron durante el año 2016 en las zonas de estudio. La correlación entre las precipitaciones extremas y la erosión en suelos agrícolas se tiene una correlación de r = 0.95 con nivel de confianza del 95%, del mismo modo con el coeficiente de determinación hay una influencia de r2 = 0.90. Conclusiones Se determinó que las precipitaciones extremas registradas en la provincia de Chupaca durante el año 2016 influyen en la erosión de suelos agrícolas.

This dissertation represents a unique contribution to the Spanish literature of soil erosion. The author of this document has written and published "Procesos y control de la erosion", a textbook about the engineering of soil erosion processes and the design of the most up-to-date methods and products used for erosion control. The text has been presented in Appendix A.Besides the above, the author of this dissertation is an active committee member at the International Erosion Control Association (IECA), specifically the International Development and the SOIL Fund programs. IECA members are drawn from individuals and erosion control business of different sizes. However, there was a lack of knowledge within IECA members about the formation of post-fire water repellent layers. For instance, Appendix B is represented by an article written by the author of this document, published in Environmental Connection (Volume 2, Issue 3), on July of 2008. The article gives a general description of what post-fire water repellency is, how is it formed, what factors affect it, its consequences on soil erosion, and how to control soil erosion on an efficient way when such a layer has been formed as a consequence of fire.Finally, Appendix C is a research paper in process of submission to the International Journal of Wildland Fire, about the formation of post-fire water repellent layers on Chilean Monterrey pine plantations. Since water repellent layers following wildfires have never been documented on Chilean soils, the need for such a publication is urgent, because Chilean land managers have been ignorant of such phenomenon.

En la actualidad existen y se han aplicado técnicas de protección de taludes, algunas basadas en estructuras de contención dirigidas a estabilizar el talud y otras con una fuerte componente vegetacional orientadas a controlar, principalmente, la erosión superficial. Actualmente, en Chile no existe normativa que regule estas últimas soluciones que incluyen bioingeniería de suelos y estabilización biotécnica. Surge interés de conocer más el Estado del Arte y Estado de la Práctica en el Mundo y, en particular, en Chile. En Chile han existido experiencias aisladas de soluciones integradas para proteger los taludes tanto de la erosión superficial como de la inestabilidad; por ejemplo Camino La Pólvora, Carretera del Cobre, Camino Costero Bucalemu-Cahuil, con resultados poco efectivos, presentando incluso desplazamiento de masas de suelo. Se revisará estas tres situaciones, con diferentes soluciones entre si, y analizará el comportamiento de las ellas, frente a las condiciones climaticas y el tiempo. Este trabajo de título analiza aquellos factores que influyen en la erosión superficial y en la estabilidad de los taludes de la zona central de Chile. Se analizará el comportamiento de las soluciones aplicadas en algunos caminos de la zona central, para verificar la efectividad de la solución empleada. Mediante una planilla de cálculo – autor Prof. John Greenwood – que estima el Factor de Seguridad y considera la presencia de vegetación se compararán los valores de entregados para cuantificar estimativamente el aporte de la vegetación a la protección del talud. La vegetación no será perjudicial para un talud. Produce un incremento en el factor de seguridad. La vegetación ideal es aquella nativa de la zona en intervención, de poco biomasa aérea, pero con raíces largas para que la solución en el mediano plazo sea autosustentable.

Propone áreas potenciales dentro el departamento de Chuquisaca para el establecimiento de plantaciones forestales con especies nativas y/o exóticas, principalmente en regiones sujetas a procesos de desertificación, de acuerdo a metodologías del Programa Nacional de Cambios climáticos, las mismas que podrían beneficiarán al medio ambiente local mediante la fijación de CO2, protección del suelo contra la erosión hídrica y eólica, hídrica y la regulación de las aguas de escorrentía. El estudio da información a semi detalle en cuanto a recursos físicos (fisiografía, suelos, clima, vegetación) basado principalmente en información de la Zonificación agro ecológica de Chuquisaca. El resultado es un mapa actualizado del departamento que identifica áreas con potencial de forestación y/o reforestación y mediante proyecciones a través de una matriz el calculo de la cantidad de CO2 a ser absorbida en el área, que sirve de base para que se tomen líneas de acción que ayuden a reducir o estabilizar las concentraciones de Gases de Efecto Invernadero.

El estudio se enmarca en un análisis numérico orientado a determinar la distribución de tensiones efectivas que se generan en un medio poroso cuando el gradiente hidráulico se aproxima al gradiente hidráulico crítico, condición que gatilla la migración de finos en medios porosos de estructura inestable. Este fenómeno ha sido crítico en los suelos de transición y núcleo pertenecientes a la presa W.A.C. Bennet, la cual presentó serias anomalías con manifestaciones de “sinkholes” en varios puntos del coronamiento, luego de 30 años de funcionamiento. Para estos efectos, se ha desarrollado un modelo numérico que utiliza el programa computacional que resuelve las ecuaciones de un medio continuo vía diferencias finitas, para reproducir las trayectorias de esfuerzos verticales obtenidas en probetas de suelos durante la etapa de flujo, i.e., los ensayos efectuados en el permeámetro de grandes dimensiones del laboratorio de UBC. Un aspecto relevante que requiere la solución del fenómeno, se refiere a modelar la pérdida de esfuerzos verticales en el suelo, producto del roce generado en el contacto suelo – permeámetro. Se contempla la implementación de dos alternativas que permiten evaluar por separado dicha pérdida. Éstas corresponden a una interfaz, con propiedades de fricción y rigidez y a la distribución del módulo de deformación, expresada en función del nivel de confinamiento del suelo. La primera solución establece que la interfaz es capaz de provocar la pérdida de los esfuerzos verticales, independiente del módulo de deformación del suelo utilizado. La segunda, que no usa interfaz, requiere del ajuste del parámetro que controla la expansión lateral en el modelo (Modulo de Poisson), en cuanto permite que el suelo se “cuelgue” de las paredes del permeámetro para provocar la pérdida deseada. Debido a que ambas aproximaciones corresponden a diferentes formas de modelar el mismo problema, se establece que la mejor solución corresponde a la alternativa que considera la distribución del módulo de deformación en la probeta. El presente estudio incluye conceptos como línea de falla hidromecánica que, en definitiva, entrega el marco geotécnico requerido para generar una solución que se aproxime al problema de inestabilidad interna, por lo que el programa computacional desarrollado en esta tesis es una útil herramienta práctica en el análisis de estabilidad interna de presas de tierra.

Memoria para optar al título de Geógrafa / La presente investigación analiza desde la dimensión geohistórica la producción del territorio forestal a partir del concepto y determinación de la erosión en las zonas más afectadas. Por lo anterior se establece como objetivos, analizar la dimensión histórica del conocimiento oficial sobre la erosión del suelo en Chile, entre los años 1943 y 2010, y la dimensión espacial a través de la representación cartográfica de las distintas categorías de la erosión (1979 – 2010), usos y coberturas de suelo (1979 – 2015) en las comunas de Constitución, Empedrado y Chanco. Finalmente, el cuarto objetivo determina si la superficie forestada actual responde o no a la necesidad de recuperar los suelos con “erosión activa”; criterio establecido por el Instituto de Investigaciones de Recursos Naturales (IREN) en 1979. La metodología utilizada está constituida por un análisis de contenido cualitativo de los estudios sobre la erosión elaborados por las fuentes oficiales del Estado y un análisis cartográfico desde un enfoque espacio temporal que implica cuantificar y cualificar las distintas categorías de la erosión de los años 1979-2010, de usos y coberturas de los años 1979-2015, para finalmente, a través del cruce de información espacial, determinar si la superficie forestal actual responde o no a la necesidad de recuperar los suelos erosionados según el criterio indicado por IREN en 1979. Los resultados obtenidos a través de esta investigación establecieron que la producción de conocimiento de la erosión a través de las fuentes oficiales del Estado ha contribuido en el desarrollo de la expansión forestal, sin embargo la determinación de suelos con “erosión activa” en el año 1979 por medio de la representación cartográfica, no ha sido el criterio que ha predominado en la necesidad de forestar, principalmente en Constitución y Empedrado, donde aproximadamente un 60% del total de la superficie forestada en estas comunas, se ha desarrollado en suelos que en 1979 no se determinaron bajo esta categoría.

Doctora en Ciencias, Mención Geología / En esta tesis de doctorado se aborda el estudio de la erosión integrada de cuenca (~140-24000 km^2) en Chile Centro-Sur, particularmente en la Cuenca del Río Biobío, sus subcuencas principales y la zona de ruptura del terremoto del Maule. Las metodologías utilizadas son el análisis de series de tiempo de sedimentos suspendidos (Qs) y Caudal (Q) de la Direción General de Aguas y la tasa de erosión de cuenca derivada de concentraciones de 10Be en sedimentos fluviales. Comprender los factores que controlan la erosión y sus variaciones espaciales a las escalas utilizadas (decenas a miles de años) permite incorporar una mejor perspectiva de los procesos superficiales asociados a la movilización de sedimentos y la velocidad de respuesta del sistema geomorfológico ante perturbaciones en el clima, la sismicidad y la vegetación. A través del análisis de Qs y Q y sus variaciones espaciales, en esta tesis se obtuvieron tres resultados principales: (1) Se demostró que en un sistema Montaña-Piedemonte es imprescindible separar Q entre la fracción que tiene una corta residencia en la cuenca, llamada Caudal Directo (Qd) y la fracción que es retenida en diversos compartimientos hidrológicos, llamada Flujo Basal (Qb) para poder comprender la dinámica de movilización de sedimentos y sus variaciones espaciales. En el río Biobío esta separación mostró que Qs es proporcional a Qd tanto en la montaña como en el piedemonte. (2) Se mostró que a tres años del terremoto del Maule no hay una respuesta erosiva de gran envergadura que permita cuantificar una tasa de denudación mayor que la variabilidad habitual del flujo de sedimentos suspendidos en los ríos de la zona de ruptura y (3) al abordar la variabilidad inter e intra anual del porcentaje de vegetación verde en las cuencas y compararla con la variabilidad de Qs, se observó que cada año los máximos de Qs coinciden con los mínimos de vegetación verde, pero que el aumento interanual observado en el porcentaje de vegetación verde no ha significado una disminución de la erosión. A través de las tasas de erosión de cuenca de largo plazo (miles de años) y su comparación con las de corto plazo, que pueden obtenerse desde Qs (decadales), se obtuvieron dos resultados principales: (1) Las tasas de erosión de largo (0.01 a 0.17 mm/a) y corto (0.005 a 0.04 mm/a) plazo crecen con la pendiente y (2) las tasas de erosión de corto plazo (décadas) son ca. tres veces menores que las de largo plazo.

Geólogo / El presente estudio tiene como objetivo estudiar el origen de la Depresión Central mediante modelos numéricos bajo la hipótesis que plantea que el origen de la Depresión Central se debe a una incisión fluvial longitudinal norte sur debido a una erosión diferencial producto a un contraste entre una litología más dura con mayor resistencia a la erosión correspondiente a la Cordillera de la Costa y una litología más blanda con menor resistencia a la erosión correspondiente a la Cordillera Principal. En función de lo anterior, a través del programa Cidre, se estudiarán cómo influyen los parámetros principales correspondiente a la tectónica, coeficientes erosivos y clima en la formación de la Depresión Central, aplicados en tres modelos iniciales distintos con el objetivo de visualizar el efecto de cada parámetro por si solo en la obtención de una depresión central cercana a la que existe actualmente, comparando con la topografía y los rasgos geomorfológicos que se observan en la Región Metropolitana. Finalmente estos parámetros se aplicarán para la obtención de un modelo erosivo en función de la Evolución Andina de Chile Central durante el Neógeno entre los 33° - 34°S. El análisis de los coeficientes erosivos indica que efectivamente se necesita de un contraste litológico con distinta resistencia a la erosión para generar una incisión similar a la Depresión Central. Este contraste permite la formación de redes de drenaje norte sur en el límite de la litología más dura (Cordillera de la Costa) con la litología más blanda (Cordillera Principal). Tectónicamente el modelo sugiere que exista alzamiento en la Cordillera Principal; también una ausencia de actividad tectónica para la Cordillera de la Costa contribuirá a una mayor tasa de erosión implicando un mayor volumen erodado en el sistema contribuyendo a una incisión más característica para la Depresión Central. El modelo sugiere también de un clima con precipitaciones anuales medias altas (>500 mm/año) responsables en la velocidad erosiva del relieve. Luego de aplicar estos parámetros al modelo de Evolución Andina de Chile Central durante el Neógeno se obtiene un resultado donde se muestra claramente las tres Unidades Morfológicas Principales de la zona (Cordillera de la Costa, Depresión Central y Cordillera Principal) junto con rasgos geomorfológicos característicos para la Depresión Central como la visualización de cordones montañosos este oeste, cerros islas y/o colina abandonadas, pedimentos y relictos de peneplanicies en altura para la Cordillera de la Costa y Cordillera Principal; evidenciando la erosión diferencial fluvial como el mecanismo principal en la formación de la Depresión Central y estimando una edad cercana de 10 Ma para la formación de ésta posterior a un alzamiento en la Cordillera de la Costa.