Dinámica de la humedad del suelo y el nivel freático, y su influencia sobre el régimen de caudales en la cuenca Los Gavilanes, Veracruz - México

Abstract

Resumen: La cuenca Los Gavilanes (Veracruz – México) juega un papel importante en el abastecimiento de agua a ciudades como Xalapa, Coatepec y otros municipios en la región; además provee agua para riego agrícola, uso recreativo y pesca local. La vegetación asociada actualmente es la presencia de relictos de bosque de niebla y cubriendo gran parte de la cuenca, parches de cultivos, pastizales y plantaciones de pino; usos que parecen haber alterado el régimen de caudales y el funcionamiento hidrológico de la cuenca. Con el objetivo de conocer cuáles son las variables que han sido afectadas y que conllevan a que presente dicha alteración de los caudales, se estudió el control que tiene la humedad del suelo y el nivel freático sobre la respuesta hidrológica en tres microcuencas con cobertura de bosque de niebla, bosque de pino y pastizal, en una escala de ladera. El comportamiento de la humedad del suelo evidencia que se mantuvo una conectividad hidráulica en toda la ladera entre la humedad del suelo, el nivel freático y el caudal de las microcuencas. El comportamiento de la humedad del suelo a través de la ladera fue estadísticamente diferente en las tres microcuencas (p0.05) y las mayores diferencias entre coberturas ocurren entre los sitios del pastizal, donde la cantidad promedia de humedad volumétrica fue siempre mayor. El nivel freático presentó una relación de tipo lineal y directa con la humedad del suelo, especialmente cuando ésta estuvo por encima de la capacidad de campo. Asimismo incrementos en el nivel freático presentaron una relación directa con el periodo de tiempo sin precipitación, siendo más rápida y mayor la respuesta mientras más corto fue dicho periodo. De manera similar, la respuesta hidrológica de las microcuencas varía considerablemente en función de la magnitud del evento de lluvia y periodo antecedente y aumenta en la medida en que se presenta un aumento en el nivel freático, especialmente en las partes bajas de las laderas. Los picos de crecidas fueron mayores en la microcuenca bajo pastizales que bajo bosque de niebla, lo que remarca la importancia de la cobertura vegetal en la frecuencia y magnitud de los caudales de tormenta. Finalmente, es importante destacar que variaciones en la humedad del suelo condicionan el comportamiento del nivel freático y éstas a su vez condicionan la aparición de procesos subsuperficiales y de saturación del suelo, contribuyendo de manera muy significativa a la respuesta del caudal.

Abstract: Los Gavilanes watershed (Veracruz - Mexico) plays an important role in supplying water to large cities like Xalapa, Coatepec and other municipalities in the Southeast of México; also provides water for irrigation, recreation and local fishing. Most vegetation in this watershed is related the remnants of cloud forest, covering much of the basin, patches of crops, pastures and pine plantations; uses that appear to have altered the flow regime and the hydrological functioning of the watershed. In order to identified and characterize the most outstanding hydrological variables affecting watershed flows, I studied the control variables and parameters related to soil moisture dynamics at different soil depths, and their relation with ground water dynamics and discharge, in three catchments with natural cloud forest, pine forest and pasture, on a slope to catchment scales. Dynamics of soil moisture during the studied period evidence that hydraulic connectivity was maintained throughout the hillside between soil moisture, water table and runoff from the watersheds. This behaviour at the slope scale was statistically different in the three watersheds and the major differences between hedges occur among grassland sites, where the average amount of volumetric soil water content was always higher than in the other two land uses. The water table presented a direct linear relationship with soil moisture type, especially when it was above field capacity, or saturated conditions. In addition, increases in the water table had a direct relation to the antecedent time or a period without rain, being faster and greater the response as shorter was the period. Similarly, the watershed hydrologic response varies considerably depending on the magnitude of the rainfall event and antecedent period, to the extent that an increase occurs in the water table, especially in the lower parts of the slopes. Flood peaks were higher in the watershed under pasture than under cloud forest, which highlights the importance of vegetation cover in the frequency and magnitude of storm flows. Finally, it is important to note that variations in soil moisture controlled the behaviour of the groundwater table and this, in turn, influence the occurrence of subsurface processes and soil saturation, contributing significantly to the stream flow response or runoff.