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I. Introducción
La configuración geomorfológica de un territorio depende de una gran multitud de factores, que actúan dinámicamente a muy distintas escalas temporales y de intensidad. Numerosos autores han demostrado que eventos tormentosos extremos pueden modificar considerablemente el paisaje a través de procesos hidrológicos y erosivos de alta intensidad concentrada en poco espacio de tiempo (Gajic et al., 2018; Lou et al., 2019; Maidment, 1993; Zhong et al., 2018), lo que parece más evidente en cuencas sedimentarias neógenas, de materiales blandos (Wang et al., 2018), especialmente en ambientes semiáridos (Luna et al., 2018; Mamede et al., 2018; Millares et al., 2019).
Estas cuencas suelen estar caracterizadas por una red de drenaje de caudales intermitentes, canalizados por ramblas y torrentes que, ante la caída de una fuerte y corta precipitación, a modo de lluvia torrencial, pueden llegar a arrastrar volúmenes muy elevados de agua y sedimentos. Esta enorme fuerza erosiva genera cantidades ingentes de pérdida de suelo y moldea, de una forma muy espectacular, el paisaje de toda la cuenca, desde el punto de origen hasta el punto de deposición de materiales (Solé Benet et al., 2009).
A lo largo de todo el ámbito mediterráneo, diversas experiencias han permitido cuantificar la potencia de pérdidas de suelo debidas a estos eventos tormentosos extremos. En áreas margosas del sur de Europa, con una larga historia de uso de la tierra, se producen enormes tasas de erosión del suelo que Faust & Schmidt (2009) cifran en hasta 120Ton/ha en parcelas de campo de 1000m² por cada tormenta de lluvia de gran intensidad. En una parcela catalana de viñedos, Martínez-Casasnovas et al. (2002) miden, para un evento lluvioso de unos 200mm en 2 horas, una pérdida de suelo de 828m3, con un índice de erosividad (R) muy alto: 11 756 MJ/ha/mm/h. En la cuenca del Segura, donde se inserta el área de estudio, López-Bermúdez (1973) ya midió tasas de erosión de 232Ton/km2/año. Thornes (1976) estimó valores superiores al este de Andalucía (entre 400 y 500Ton/km2/año). Fernández Carrillo (2015) habla de “pérdidas de suelo fértil muy cuantiosas, afectando a ecosistemas en regiones como el sureste de España caracterizadas por frecuentes episodios de torrencialidad”. Recientemente, Romero Díaz et al. (2009) confirman estos valores altos de pérdida de suelo, estableciendo resultados de más de 200 Ton/ha/año en el sureste de España.
Los procesos hidrológicos y erosivos pueden verse incrementados en función del uso que se haga del suelo (Brandt & Thornes, 1996). Tal como afirman Panagos et al. (2017), “los patrones de precipitaciones intensas y violentas influyen en los procesos hidrológicos y erosivos y, como tales, son esenciales para la definición de las prácticas de conservación del suelo y el agua en la adaptación de la agricultura al cambio climático”. Esto adquiere importancia en un contexto actual en Europa en que la Política Agraria Común (PAC) y la mundialización de mercados ha llevado a la extensión de almendros, olivos y viñedos, cultivados con prácticas agrarias intensivas, hacia parcelas en pendiente marginadas e incluso a veces abandonadas previamente, lo que lleva a un aumento de la erosión del suelo, especialmente durante tormentas intensas (García-Ruiz, 2010). Según Yang et al. (2003), con el desarrollo de las tierras de cultivo en el último siglo, se estima que el potencial de erosión del suelo ha aumentado en aproximadamente un 17%. Romero Díaz et al. (2012) aproximan las pérdidas de suelo en áreas marginales de fuerte pendiente ocupadas por cultivos leñosos en el orden de las 80Ton/ha/año.
En el sureste de la Península Ibérica, las lluvias torrenciales son parte sustancial del clima semiárido de la zona, con sus correspondientes efectos en los procesos de erosión e incluso desertificación (López-Bermúdez, 1990). La distribución e intensidad de la precipitación como consecuencia de la variabilidad climática juega un papel decisivo en los procesos de erosión, transporte y sedimentación del ámbito mediterráneo (Wolf et al., 2013). En este sentido, es significativo el papel que adquiere el cambio climático, cuyo impacto en la erosión del suelo está ampliamente demostrado, sobre todo en suelos degradables y afectados por cambios de uso (De Ploey et al., 1991). Castejón-Porcel et al. (2018) analizan para la comarca murciana del Campo de Cartagena una interpolación de las lluvias intensas entre 2012 y 2016 y concluyen que el sistema agrario de la zona se encuentra en riesgo de insostenibilidad. Romero Díaz y Ruiz Sinoga (2016) presentan distintos métodos experimentales de evaluación erosiva en la Región de Murcia que dan como resultado tasas muy elevadas de pérdidas de suelo, asociadas sobre todo al efecto de las lluvias intensas y puntuales. Butzer (2005) testifica, para el ámbito mediterráneo ejemplificando en el este de la Península Ibérica, el impacto de los eventos de lluvia recurrentes e intensos, sobre todo en suelos con menos cobertura, por la intensificación de la agricultura producida en estas zonas.
En este marco científico y ambiental, la aportación que se busca con el presente estudio es el análisis, mediante una cuantificación muy detallada, de los procesos hidrológicos y erosivos que causó, el 2 de junio de 2018, una fuerte tormenta de carácter local (62mm en una hora) en el paraje “Llanos del Cagitán”, en el municipio de Mula (Región de Murcia), con el que poder proporcionar datos concretos de una enorme pérdida de suelo y de una importante reconfiguración del paisaje, a través de una única pero extensa cárcava en la desembocadura de un cauce intermitente. Estos resultados se relacionarán, no solo con el evento tormentoso extremo y la estructura edafológica y geomorfológica de la cuenca, sino también con el uso mayoritario del suelo actual (cultivo de almendros), diferente al tradicional (cultivo masivo de cereal), para intentar responder a la incógnita de si este cambio de uso influye en una mayor incidencia de los fenómenos torrenciales.
Por lo tanto, los objetivos de este estudio son: i) analizar el evento tormentoso extremo del 2 de junio de 2018; ii) reconstruir el comportamiento hidrológico de la cuenca del área de estudio; iii) estimar los materiales erosionados en la cárcava generada; iv) relacionar el comportamiento ambiental con el uso del suelo; y v) reflexionar sobre medidas de prevención y mitigación de la erosión.
II. Metodología
1. Área de estudio
El paraje de los Llanos del Gagitán incluye la subcuenca de drenaje estructurada por el Barranco de la Casa de la Parra, de unos 6,5km2 en su tramo alto, al sur del Espacio Natural Protegido de la Red Natura 2000 más extenso de la Región de Murcia: “Sierra del Molino, Embalse de Quípar y Llanos del Cagitán” (ES0000265). Ubicado en su mayor parte en el municipio de Mula (Región de Murcia), se trata de un territorio prácticamente llano pero con suaves ondulaciones (siempre con una pendiente inferior al 3%), con una altitud media de 406m, de carácter estepario, donde predominan los cultivos de almendros, cereal, olivos y vid, surcado por unos ramblizos denominados rameles que finalmente van a desembocar al propio cauce del río Quípar, en distintas subcuencas por su margen derecha y en las inmediaciones de las colas del Embalse del Quípar o de Alfonso XIII.
Según la clasificación de Köppen (López Gómez & López Gómez, 1959), la zona, correspondiente al piso Mesomediterráneo, presenta un clima “Csa”, esto es, mediterráneo con verano caluroso. Atendiendo a los datos de la estación meteorológica más cercana (ML21-Mula, de la red del Sistema de Información Agraria de Murcia [SIAM]), la precipitación anual es de 301mm, concentrándose la mayoría de las lluvias en los equinoccios. La temperatura media es de 18ºC, superándose los 25ºC de media en el mes más cálido y no bajando de 10ºC en el mes más frío.
El paisaje ecológico predominante puede asociarse al de “campiña”. La mayor extensión es ocupada por el cultivo de almendros (Prunus dulcis), habiendo superado recientemente a las superficies cerealistas cultivadas. En tercer lugar, dentro de la campiña se sitúan las comunidades vegetales forestales de monte bajo, que salpican y colonizan algunos retazos rocosos ligeramente elevados de esta gran estepa, y que estarían formadas, por un lado, por pino carrasco (Pinus halepensis), y, por otro, por matorrales, como el lentisco (Pistacia lentiscus), el chaparro (Quercus ilex subsp. rotundifolia) o el espino negro (Rhamnus lycioides), y por herbáceas, como el esparto (Stipa tenacissima). Le siguen en extensión el cultivo de la vid (Vitis vinífera) y del olivo (Olea europaea).
Los suelos más predominantes de la cuenca son los Regosoles calcáricos, que se tornan en Xerosoles cálcicos y petrocálcicos hacia los piedemontes (Consejería de Agricultura, Agua y Medio Ambiente [CARM], 2000). Son suelos de ambientes áridos, poco profundos y escaso desarrollo de raíces, pedregosos, de textura relativamente gruesa y con el complejo saturado. En algunas zonas próximas podemos encontrar en la roca madre entalladuras de hasta 15m, formadas por margas del Mioceno superior y afectadas por procesos muy intensos de sufusión o piping (Romero Díaz et al., 2009).
2. Comportamiento hidrológico de la cuenca
El evento tormentoso estudiado, acontecido el 2 de junio de 2018, dejó una precipitación máxima de 62mm en una hora, según una estación meteorológica particular ubicada en la cuenca. Para el análisis del comportamiento hidrológico del Barranco de la Casa de la Parra tras esta intensa precipitación, se ha aplicado el método racional según la Norma 5.2-IC (Ministerio de Fomento, 2016), ajustando las variables al tiempo de retorno de 25 años, tal como establece la Norma para estos datos de precipitación en esta área geográfica. También se recurrirá, cuando la Norma así lo establece, a las formulaciones del SCS (Soil Conservation Service de Estados Unidos). Para los cálculos espaciales, finalmente, se han utilizado herramientas SIG.
2.2.1. Corrección de la precipitación diaria
La precipitación diaria debe corregirse para cuencas de más de 1km2, como es el caso; se establece un factor reductor para compensar que en grandes cuencas la precipitación puede no ser homogénea en toda su superficie. Este factor reductor (K A ), multiplicado por la precipitación diaria (P d ) para obtener la precipitación diaria corregida (P dc = P d K A ), es el resultado de la siguiente fórmula (Norma 5.2-IC):
2.2.2. Intensidad media diaria
La intensidad media diaria (I d ) es un valor teórico de la distribución horaria (mm/h) de la precipitación diaria corregida (P dc ), por lo que se calcula dividiendo esta última por las 24 horas del día (Norma 5.2-IC):
2.2.3. Tiempo de concentración
El tiempo de concentración (t c ) puede definirse como el tiempo (horas) que tarda en llegar a la sección de salida de la cuenca, el agua que cae en el punto hidrológicamente más alejado; esto es, el tiempo mínimo necesario para que todos los puntos de la superficie de la cuenca de drenaje contribuyan simultáneamente al caudal recibido en la salida. Para calcularlo, hay que relacionar la longitud del cauce principal (L) con su pendiente media (S), en la siguiente fórmula (Norma 5.2-IC):
Para calcular la pendiente media (S), se puede dividir la diferencia de la cota máxima y mínima del cauce entre el valor de su longitud (Norma 5.2-IC).
2.2.4. Intensidad media en el tiempo de concentración
La intensidad (I) media en un periodo t considerado relaciona la intensidad de una hora (I1) con la intensidad de un día (Id). Según la Norma 5.2.-IC (Ministerio de Fomento, 2016), al territorio del área de estudio le corresponde un coeficiente de 11 (la intensidad en la hora más lluviosa es 11 veces mayor que la intensidad media de todo el día). En la fórmula (Norma 5.2-IC) calcularemos la intensidad para el tiempo de concentración, que es el que proporciona un mayor caudal:
2.2.5. Umbral de escorrentía
El umbral de escorrentía (Po) representa la precipitación mínima que debe caer sobre una cuenca para que se inicie la generación de escorrentía. La Norma 5.2.-IC establece, mediante una tabla, unos valores predeterminados de Po inicial en función del uso del suelo, la pendiente y el tipo de suelo. Este valor debe ser modificado por un coeficiente corrector (β), que se obtiene de multiplicar el valor correspondiente de la tabla de la Norma para la región de estudio (βm) con el valor equivalente al tiempo de retorno (F T ). El umbral de escorrentía modificado se calcula, por tanto, aplicando la siguiente fórmula (Norma 5.2-IC):
2.2.6. Coeficiente de escorrentía
Si la precipitación diaria corregida (P dc ) no alcanza el umbral de escorrentía (Po), no fluye el agua procedente de la precipitación neta (P n ) dentro del cauce, y el coeficiente de escorrentía (C) sería nulo. Sin embargo, Si P dc > Po, hay que aplicar la siguiente fórmula (Norma 5.2-IC):
2.2.7. Coeficiente de Uniformidad Temporal
En cuencas de más de 1km2, la intensidad de la precipitación no va a ser homogénea en todos los puntos a lo largo de todo el tiempo de concentración, y por ello se establece un coeficiente de uniformidad en la distribución temporal de la precipitación (K t ), en relación al tiempo de concentración (t c ) (Norma 5.2-IC):
2.2.8. Caudal
El caudal (Q), dado en m3/s, se calcula en función del coeficiente de escorrentía (C), la intensidad de precipitación en mm/h para un tiempo igual al tiempo de concentración (I t ), el área de la cuenca de drenaje en Km2 (A), el coeficiente de uniformidad temporal (K t ) y, debido a que las unidades no son unitarias, un dividendo con un valor de 3,6 procedente de los 3600 segundos de una hora (Norma 5.2-IC):
2.2.9. Tiempo de retardo
El tiempo de retardo (t r ) se define como el tiempo que transcurre (en horas) desde el centro de gravedad del hietograma de precipitaciones al centro de gravedad del hidrograma de caudales, esto es, desde que se produce el máximo de precipitación hasta que se alcanza el máximo de caudal. Para calcularlo se multiplica el tiempo de concentración de la avenida (t c ) por un valor de 0,6, según el diagrama triangular del Soil Conservation Service de Estados Unidos (SCS):
2.2.10. Tiempo del caudal punta
El tiempo del caudal punta (t p ) se define como el tiempo que tarda (en horas) en alcanzarse el máximo caudal de una avenida, medido desde el comienzo de la precipitación neta. Para calcularlo, hay que conocer el tiempo de retardo (t r ), el tiempo de concentración (t c ) y la duración de la precipitación neta (D) (Norma 5.2-IC):
2.2.11. Tiempo base de duración de la crecida
El tiempo base de la duración de la crecida (t b ) se define como el sumatorio de dos tiempos: por un lado, el de la Precipitación neta (P n ), entendido como la parte del tiempo de la precipitación total que va a generar escorrentía y aportar completamente al caudal; y, por otro lado, el Tiempo de concentración (t c ), entendido como el tiempo mínimo necesario para que todos los puntos de la superficie de la cuenca contribuyan simultáneamente al caudal recibido en su salida. Para calcularlo, hay que multiplicar el tiempo del caudal punta (t P ) por un coeficiente de 2,67 (Norma 5.2-IC):
2.2.12. Caudal punta
El caudal punta (Q p ) es el máximo caudal de una avenida, en m3/s. Para calcularlo, hay que conocer la precipitación neta (P), el área de la cuenca de drenaje en Km2 (A) y el tiempo base de duración de la crecida (t b ) (Norma 5.2-IC):
2.2.13. Velocidad del caudal punta
La velocidad del caudal punta (V(h)), medida en m/s, tiene en cuenta el coeficiente de rugosidad de Manning (n), la pendiente medida en m/m (S) y el radio hidráulico (Rh), definido como la relación entre el área de la sección del flujo del caudal punta y el perímetro mojado (línea de contacto entre esta sección y la base rocosa que conforma la cama por donde discurre el caudal) (Norma 5.2-IC):
Para calcular el radio hidráulico se ha hecho trabajo de campo, midiendo el perímetro mojado con una cinta métrica tomando como referencia las marcas de deposición de la crecida a ambas márgenes del cauce desde su desembocadura: 18,5m. Para la sección, se han tomado 36 puntos de medida, uno cada 0,5m a lo largo del cauce, a modo de superficies trapezoidales, para obtener finalmente un valor sumatorio: 8,12m2 (cuadro I).
2. Dinámica Erosiva
El resultado geomorfológico visible de la avenida fue la constitución de una cárcava de grandes dimensiones en la desembocadura de la cuenca. Esta cárcava es un indicador del volumen de materiales transportados. Para calcularlo, se siguió la siguiente secuencia:
En primer lugar, se midió la longitud de la cárcava desde su comienzo en la parte superior del cauce hasta su final en la parte inferior, donde comenzaban los depósitos de los volúmenes evacuados (125m);
En segundo lugar, se hicieron marcas cada cinco metros en el eje longitudinal de la cárcava, para poder obtener una serie de secciones (25) con las que estimar el volumen evacuado durante el evento;
Cada una de estas 25 secciones fue geometrizada a modo de superficies trapezoidales, midiendo la anchura de la base del canal y la altura de cada margen, para luego poder aplicar el área del trapecio;
Posteriormente se multiplicó cada área por los cinco metros de separación entre una sección y otra, y después se estableció un sumatorio entre todos los valores, obteniendo un valor que se corresponde con el total de volumen evacuado, a lo largo de los 125m de la cárcava;
A continuación, de este volumen total, se estimó de forma aproximada, con observación de campo, el porcentaje de suelo y de roca madre que habían sido evacuados;
Para cuantificar el peso de suelo y el de roca madre evacuados de la cárcava, se calculó la densidad de una muestra de cada uno en varios puntos, relacionando masa y volumen de esta. Estos datos hay que tomarlos con cautela por una representatividad limitada por falta de réplicas;
Finalmente, estos valores de densidad fueron multiplicados por sus correspondientes volúmenes, para obtener así un valor de peso específico para cada uno de los materiales evacuados durante el evento.
Por último, para estimar la capacidad erosiva de la corriente en su desembocadura y analizar en qué intensidad influye en la formación de la cárcava, se ha calculado el Índice de Potencia de la Corriente (SPI, Stream Power Index), a partir de valores de superficie y pendientes extraídos de herramientas SIG desde un MDE de 25m de resolución. El SPI es una medida del poder erosivo del flujo de agua, de forma que cuanto más alto sea su valor más potencialidad erosiva indica (Seutloali et al., 2017), y se calcula como el logaritmo neperiano del producto del área específica de la cuenca contribuyente (A s ) y la tangente del desnivel en grados (tan(β)) (Moore et al., 1993):
III. Resultados
1. Caracterización del fenómeno tormentoso
Durante la jornada del 2 de junio de 2018, se formaron un conjunto de tormentas en la parte centro y norte de la Región de Murcia y en gran parte del SE peninsular, distribuidas de una manera irregular, como consecuencia de la entrada de una masa de aire muy cálida y húmeda, casi subtropical, desde el Mediterráneo, al mismo tiempo de la llegada de aire frío en altura, provocando una situación de total inestabilidad atmosférica (fig. 1).
Fuente: meteociel.fr
Fig. 1 Situación sinóptica del sábado, 2 de junio de 2018, según el modelo francés GFS. Figura en color disponible en linea.
En los Llanos del Cagitán se desarrollaron muy rápidamente grandes cumulonimbos, debido a procesos convectivos intensos por el calentamiento de aire en superficie, que genera movimientos verticales en la nube que aceleran la convección en procesos de conducción de calor en sentido vertical hacia la atmósfera (Cuadrat & Pita, 2006). El resultado fue un evento tormentoso de carácter torrencial con un total de 62mm de precipitación en una sola hora, tal como recogió un pluviómetro particular instalado en una vivienda de labranza de la zona y siendo esta la única precipitación del día. Las precipitaciones del mes de junio fueron en todo el sureste español mucho más abundantes respecto al valor normal mensual (fig. 2 ), gracias sobre todo a la tormenta estática del día 2, que en algunos puntos llegó a dejar más de 100mm de lluvia.
2. Cálculos del caudal de crecida
Para poder aplicar todas las fórmulas hidrológicas, necesitamos de datos previos de caracterización de la cuenca, desde una perspectiva natural (cuadro II) y de aprovechamiento humano (cuadro III).
Cuadro III Parámetros hidrológicamente relevantes relacionados con los tipos de usosdel suelo de la cuenca de estudio (Norma 5.2-IC).
Tal como se puede apreciar en los parámetros hidrológicos del cuadro IV, el caudal medio se ha calculado en 4,79m3/s, un valor considerable para un cauce seco la mayor parte del año, pero más considerable aún es el caudal punta, estimado en 17,96m3/s, con una velocidad de 3,24m/s. El tiempo de retardo es de solo 2 horas, por lo que el umbral de escorrentía se alcanza ya con 26,25mm. Se trata de una avenida de una enorme caudalosidad y fuerza, que inevitablemente genera procesos erosivos de una gran violencia.
Fuente: AEMET; IMIDA; CHS (https://www.meteosangonera.es/)
Fig. 2 Precipitaciones de junio de 2018 en la Región de Murcia (sureste de España): (A) valores totales y (B) porcentaje de variación respecto al valor normal de junio. Figura en color disponible en linea.
3. Estimación de la erosión
La crecida del Barranco de la Casa de la Parra excavó, de forma repentina y sin que se apreciaran otras huellas visibles de erosión, en su salida hacia otra subcuenca contigua, una enorme cárcava, de 125m de longitud desde la cabecera hasta el cono aluvial que generó (fig. 3), con un volumen estimado de suelo perdido de 1 740,97m3, un valor extremadamente alto, sobre todo si tenemos en cuenta que es consecuencia de un fenómeno hidrológico puntual. La relación entre este fenómeno y la formación de la cárcava queda en evidencia ante la enorme capacidad erosiva del caudal en su desembocadura, que según el SPI alcanza un valor de 8,02.
Fig. 3 Localización y fotografías de la cárcava (nótese sus grandes dimensiones recurriendo a la escala corporal humana y su ubicación entre dos subcuencas). Figura en color disponible en linea.
La cárcava llega a presentar valores de anchura de unos 12m en algunos puntos, e incluso profundidades que superan los 2m. La media de longitud entre una margen y la otra es de 7,7m, siendo la margen derecha casi el doble de alta que la izquierda: 1,9 frente a 1m (cuadro V).
Cuadro V Medicións de campo para obtener el volumen total de la cárcava (longitud de cada sección: 5m).
De todo este volumen de material erosionado, la relación suelo-roca es de 40-60%, por lo que tenemos como resultado un montante de suelo útil evacuado de 696,39m3 y de 1 044,58m3 de roca madre. Este suelo (Xerosol cálcico mayoritariamente), presenta una densidad de ١,٤٧g/cm3, o lo que es lo mismo, 1,47T/m3, por lo que el peso del volumen evacuado es de 1 025,78 toneladas (producto del volumen por la densidad). En cuanto a la roca madre (margas del Mioceno superior), el peso es aún mayor; siendo su densidad de 1,81g/cm3, el total erosionado presenta un peso de 1 889,64 toneladas. De estos datos se puede concluir que todo el material evacuado por un solo evento tormentoso, a raíz de una crecida con un caudal pico de 17,96m3/s, alcanza un peso total de 2 915,42 toneladas, un valor tremendamente elevado.
IV. Discusión
Los eventos tormentosos caracterizados por lluvias torrenciales, de alta pluviosidad en poco tiempo y en espacios reducidos, son capaces de generar unos abundantes caudales (18m3/s de caudal punta, en este caso), lo que conduce a una enorme capacidad de excavar y transportar gran cantidad de materiales deleznables, alcanzando valores de pérdidas de suelo correspondientes a intensos fenómenos erosivos (aquí, 1741m3).
Se trata de un valor muy alto, correspondiente a casi 3000 toneladas de material excavado y similar a los de otros eventos intensos. Por ejemplo, para campos abandonados en el mismo ámbito territorial y litológico, Martínez-Hernández (2017) calcula tasas de erosión de entre 300 y 3000T/Ha/año, similares a los valores de Sánchez Soriano (2012) sobre valores de erosión debidos a procesos de piping. Faulkner et al. (2003) también hablan de acarcavamientos producidos sobre margas por eventos meteorológicos extremos y ruptura de pendientes, con enormes pérdidas de suelo. La pérdida de suelo en el área de estudio se sitúa incluso por encima de la media que García-Ruiz y López Bermúdez (2009) establecen para las áreas de piping en España (550T/ha/año). Del mismo modo, también existen áreas donde la erosión por eventos intensos es aún mayor. Martínez-Hernández (2017), por ejemplo, llega a cuantificar pérdidas de suelo en cárcavas de campos abandonados en hasta 3 000 000m3 en casos extremos.
Tal como demuestran autores como Martínez-Hernández et al. (2017), Khaledian et al. (2016) o Kosmas et al. (1997), el uso del suelo influye considerablemente en la erosión, más si cabe en eventos torrenciales. En este caso parece muy evidente que el alto porcentaje de suelo desnudo deja muy desprotegida la cuenca, desprovista mayoritariamente de vegetación natural que pueda interceptar la lluvia y mitigar el efecto de la avenida. La mayor parte del suelo está en cultivo, concretamente de almendros y cereal, en secano, por lo que el suelo permanece desnudo o casi desnudo durante meses (Fernández Lorenzo et al., 2017). La protección edáfica es muy reducida porque los marcos de plantación de los almendros son muy amplios, en ocasiones por encima de 8x8 metros, y hasta que los almendros no alcanzan los siete u ocho años de edad no tienen la frondosidad suficiente como para proteger el suelo de la interceptación de las lluvias de una manera adecuada (Durán Zuazo et al., 2012), e, incluso así, la superficie que queda expuesta entre ellos sigue siendo demasiado amplia, por lo que siempre dejan al suelo expuesto directamente a la erosión hídrica. Los cultivos de almendros con numerosos tocones y sin una vegetación agrícola menor bajo los mismos que pueda actuar de sotobosque para proteger el suelo frente a las lluvias torrenciales constituyen un escenario de alta erodibilidad y, al final, de riesgo de desertificación (López Bermúdez, 2006).
Sin embargo, en el sur de Europa las políticas públicas están fomentando en los últimos años las grandes explotaciones de cultivos arbóreos de secano, muchas veces en modalidad ecológica, sin tener en cuenta las posibles consecuencias perjudiciales en cuanto a conservación de suelos (Romero Díaz et al., 2012), por la desprotección a la que dan lugar frente a las fuertes escorrentías que de manera frecuente se producen año a año debido a eventos tormentosos de alta intensidad horaria.
En cuanto a las parcelas cerealistas tradicionales, que, aunque reducidas por la expansión del almendro, aún ocupan grandes espacios, solo son capaces de proteger el suelo mientras están creciendo las espigas y cuando estas tienen un tamaño aceptable (Li et al., 2007). Cuando el suelo está cubierto por rastrojos, tras la siega, y hasta que se vuelve a labrar y sembrar, el suelo está medianamente protegido, pues los rastrojos suelen proporcionar una cubierta a la interceptación medianamente aceptable, pero esto ocurre tan solo unos pocos meses al año, pues la mayor parte del tiempo estas parcelas se encuentran, bien labradas, o bien con un tamaño pequeño de cereal, y la protección es mucho más reducida frente a la interceptación de las lluvias torrenciales (Belmonte Serrato & Romero Díaz, 2013).
En el caso de estudio, la desprotección del suelo facilita que en la conexión entre la subcuenca de estudio y otra contigua, donde la potencialidad erosiva de la corriente es muy alta (SPI=٨,٠٢), al producirse una crecida del caudal, se genere una incisión con un proceso de erosión remontante y se forme una cárcava de grandes dimensiones, Con frecuencia, la erosión remontante se produce tras un cambio en el nivel de base, de forma que el cauce, tal como explican Casali et al. (2009), alcanza un nuevo nivel de base más estable energéticamente, pero no parece ser el caso, al no observarse una clara ruptura de pendiente hacia la subcuenca contigua. La generación de cárcavas asociadas a la crecida de ramblas en ambientes semiáridos ha sido constatada con frecuencia (Beven, 2002; Parsons et al., 1999; Poesen et al., 2003), muchas veces coincidiendo con las áreas de drenaje de las cuencas, facilitando una erosión remontante (Leopold et al., 1964) como en el caso de estudio, con o sin ruptura de pendiente. También se ha demostrado la relación entre localización de cárcavas y valores altos del SPI; Kakembo et al. (2009), por ejemplo, prueban estadísticamente la coincidencia en lugares semiáridos entre la formación de cárcavas y áreas con un valor de SPI entre seis y ocho, rango en el que se sitúa el valor de este índice en la localización de la cárcava de estudio.
Cerca del área de estudio se han localizado procesos de piping y acarcavamiento (Romero Díaz et al., 2009), pero en el entorno cercano de la cárcava de estudio no había ninguna evidencia de erosión previa, de ninguna intensidad. Esta cárcava apareció de forma repentina, coincidiendo con un evento tormentoso excepcional. Según se deduce de la literatura científica previamente citada y del estudio hidrogeomorfológico realizado, parece que la erodibilidad del suelo (margas), la alta potencialidad erosiva del cauce en su desembocadura (SPI cercano a ocho), su crecida extraordinaria acumulada en el desagüe de la cuenca (caudal punta de 18m3/s) y una incisión remontante desde la subcuenca contigua son los principales factores que explican la generación de esta cárcava y su localización en el punto final de la corriente.
De todos estos factores, solo el de la crecida producida por la tormenta es de carácter coyuntural, lo que justifica la idea de que los eventos tormentosos extremos son la causa inicial de importantes transformaciones del paisaje. Según De Alba et al. (1998), la erosión del suelo se limita a muy pocos episodios de lluvia, de tal forma que el 87% de las pérdidas por erosión se corresponden con eventos extremos con periodos de recurrencia de más de 10 años. La avenida en la cuenca de drenaje de estudio, debida a una precipitación de un periodo de retorno también superior a 10 años (según los parámetros de la Norma 5.2-IC), supuso el transporte de 2915 toneladas de materiales en poco menos de 4 horas, de las cuales el 60% eran de roca madre. Este corto pero intenso episodio ha generado una erosión que, en condiciones de estabilidad ambiental, probablemente no alcanzaría valores tan altos en un amplísimo periodo de tiempo, gracias al efecto mitigador de la protección del suelo, como se ha demostrado en otras experiencias (Castro Rodríguez, 1994; Dóniz Paez, 2013; Lasanta Martínez et al., 2010; Romero Díaz et al., 2012).
Finalmente, en relación con el desequilibrio ambiental que favorece los procesos erosivos, conviene mencionar que estas pérdidas de suelo, aun teniendo en cuenta la caracterización geomorfológica y climática de la zona, podrían mitigarse si se establecen medidas correctoras adecuadas, muchas de las cuales son incluso compatibles con la actividad agrícola. Prosdocimi et al. (2016), por ejemplo, demuestran que con la técnica del mulching puede reducirse la erosión en parcelas de viñedos en un 78%, y Cerdà et al. (2016) calcularon una reducción de la tasa de erosión en cultivos arbóreos de hasta el 96%. Casali et al. (2009) hablan de reducir los marcos de plantación e instalar en ellos cubiertas de vegetación a modo de bandas. Novara et al. (2011) proponen los cultivos mixtos, puesto que al combinar árboles y otra cubierta vegetal se produce una mejor protección del suelo. Por último, incluso un simple cambio en el sentido del labrado respecto a la pendiente (de paralelo a trasversal) ya puede producir una cuantiosa disminución de la erosión, cifrada en un 50% por Romero Díaz et al. (2012) y en un 55% por Poesen et al. (1997). Como puede apreciarse, no son medidas de un excesivo coste, ni económico ni técnico, que con una mayor sensibilización del agricultor podrían llevarse a cabo fácilmente. De hecho, algunas políticas públicas agrarias están incorporando este tipo de medidas paulatinamente, aunque quizá no tan decididamente como se debiera (Martínez Hernández et al., 2015).
V. Conclusiones
Los resultados obtenidos con este trabajo deben interpretarse con la cautela asociada al estudio de un episodio puntual, ya que los fenómenos hidrológicos y erosivos en el campo deben llevarse a cabo de una manera lo más dilatada posible en el tiempo para poder apreciar con más perspectiva su total desarrollo e integridad espacial y temporal. Teniendo en cuenta este contexto de puntualidad, compensada por la intensidad de los efectos ambientales cuantificados y el análisis de la bibliografía científica, se puede concluir que los eventos tormentosos extremos parece que son los que más intensamente reconfiguran el paisaje. Esto se hace más evidente cuando se trata de cuencas sedimentarias con suelos poco cohesionados y apenas cubiertos de vegetación natural, intensificándose aún más cuando se practica en ellos una agricultura poco conservacionista edafológicamente, como es el caso. Los almendros, con escasa copa arbórea y un amplio marco de plantación, desprotegen el suelo de forma permanente, frente al cultivo del cereal que, salvo en las fases de siembra y crecimiento inicial, constituye una cubierta edáfica más eficaz. Se puede concluir que los usos actuales del suelo agrícola, que tienden a ser menos respetuosos con la conservación de suelo, son un factor de riesgo más ante los fenómenos hidrológicos intensos causados por lluvias torrenciales.
Ante la desprotección del suelo, la fuerte avenida generada por estas lluvias torrenciales genera un caudal, en un corto periodo de tiempo, canalizador de abundante energía desestabilizadora, que puede causar puntos de debilidad en tramos determinados del cauce, sobre todo hacia su desembocadura, donde la corriente alcanza valores altos de potencialidad erosiva y se producen incisiones. El cauce entonces busca un nuevo punto de máxima estabilidad o mínima energía a través de una erosión remontante, siendo capaz de movilizar con su energía cinética grandes volúmenes y peso de materiales, que efectivamente han sido cuantificados con este estudio en valores muy altos.
Es preocupante, pese a que la pérdida de suelo en estas áreas geográficas es muy importante tras eventos tormentosos extremos, tal como se ha demostrado, la poca sensibilidad que los agricultores muestran hacia esta pérdida de suelo fértil, dado el gran espesor de roca madre deleznable que existe y fácilmente se transforma en sustrato para el cultivo. Existen multitud de medidas correctoras compatibles con la práctica agrícola que pueden introducirse para mitigar los efectos hidrológicos y erosivos que generan las lluvias torrenciales, más o menos frecuentes en función de su intensidad, y que sin embargo en esta zona no se están contemplando. Quizá sería aconsejable incluirlas más asiduamente en las políticas agrarias públicas. Algunos ejemplos son el mulching, las bandas de sotobosque en los marcos de plantación o el cultivo mixto arbóreo-gramíneas en la misma parcela.
Estos procesos ambientales no son solo un riesgo directo para el agricultor, sino también para el equilibrio dinámico de toda la cuenca, puesto que las avenidas intensas de este tipo son capaces de transportar y depositar ingentes cantidades de suelo agrícola entarquinando y reduciendo la capacidad de almacenar agua en las infraestructuras hidráulicas del entorno, sobre todo embalses.
Por último, parece necesario mencionar que, aunque el rigor científico está garantizado, los datos hidrológicos proporcionados pueden variar si se usan otras fórmulas, aun para las mismas variables, en función de consideraciones previas como el periodo de retorno de la tormenta y caracterizaciones geográficas del área de estudio, como se ha ido explicando en el epígrafe metodológico. Del mismo modo, los datos de pérdidas de suelo deben concebirse como estimaciones lo más realistas posible, no de forma cerrada. Es de destacar también la limitación que ha supuesto la falta de más réplicas en las muestras de suelo y la existencia de una única estación meteorológica, de propiedad particular, para la obtención de los datos pluviométricos.
