Earth Sciences Research Journal vol. 26 num. 4 lang. en
- Estimation of soil losses due to water erosion in the Dagua River Basin, Colombiael marzo 29, 2024 a las 1:48 am
ABSTRACT The Dagua river basin, in Colombia, is the most important source of water for the Valle del Cauca ecosystem, however, due to poor agricultural practices, it has been affected by water erosion. This study aimed at estimating soil erosion in the Dagua river basin, using the universal soil loss equation (USLE). The results show that most of the area presents erosivities that are between 1000-5000 MJ.mm.ha-1, corresponding to low and very low categories. On the other hand, erodibility ranged from 0.143 to 0.842 t. ha.h. MJ-1 mm-1 ha-1, which is framed in the categories from weak to extremely erodable, where the low to medium category predominates. Regarding soil losses due to erosion, it was found that more than 20% of each of the municipalities of Dagua, Restrepo, La Cumbre, and Vijes, showed high and very high erosion, particularly in the areas with bare soils and crops such as pineapple, contribute strongly, sometimes reaching over 1000 t ha-1 yr-1. Therefore, it is important to promote practices such as contour or contour planting, integrated crop cover management, land uses that integrate trees, and in more critical cases to consider ecological restoration processes.RESUMEN La cuenca del río Dagua, Colombia, es la fuente de agua más importante para el ecosistema del Valle del Cauca, sin embargo, debido a las malas prácticas agrícolas, se ha visto afectada por la erosión hídrica. El objetivo de este estudio fue estimar la erosión del suelo en la cuenca del río Dagua, utilizando la ecuación universal de pérdida de suelo (USLE). Los resultados muestran que la mayor parte del área presenta erosividades que se encuentran entre 1000-5000 MJ.mm.ha-1, correspondientes a categorías bajas y muy bajas. Por otro lado, la erodabilidad osciló entre 0,143 y 0,842 t. ha.h. MJ-1 mm-1 ha-1, lo que se enmarca en las categorías de débil a extremadamente erodable, donde predominó la categoría baja a media. En cuanto a las pérdidas de suelo por erosión, se encontró que más del 20% de cada uno de los municipios de Dagua, Restrepo, La Cumbre y Vijes, presentaron erosión alta y muy alta, y en particular las áreas con suelos desnudos y cultivos agrícolas como la piña, contribuyeron fuertemente, alcanzando en ocasiones más de 1000 t ha-1 año-1. Por lo tanto, es importante promover prácticas como la siembra en contorno o contorno, el manejo integrado de la cobertura de cultivos, los usos de la tierra que integren árboles y, en casos más críticos, considerar procesos de restauración ecológica.
- Material damping in a stratified soil depositel marzo 29, 2024 a las 1:48 am
ABSTRACT Due to the extensive use of one-dimensional equivalent linear analyses to determine the free-field response of nonlinear soil deposits, dynamic numerical simulations able to reproduce an analogous response to equivalent linear codes are of great value for practical engineering, particularly for dynamic soil-structure interaction problems. An appealing alternative, for problems not close to a failure condition, is to assume a linear elastic behaviour of the soil but with stiffness parameters derived from one-dimensional equivalent linear analyses, i.e. consistent with the level of deformation induced by the input motion. In this approach, energy dissipation has to be artificially incorporated through material damping formulations. In this work, local, Rayleigh, and hysteretic damping formulations in FLAC were assessed to emulate results from one-dimensional equivalent linear analysis. A main feature of the analyses is that they consider a site having a considerably stratified soil deposit, in which the shear wave velocity profile displays significant variations and where the selection of some parameters in the damping formulations is not a trivial task. Results provide relevant insights into the performance of the adopted damping formulations and the selection of material damping parameters to reproduce results of equivalent linear analyses.RESUMEN Debido al frecuente uso de análisis unidimensionales con el método lineal equivalente, para determinar la respuesta en campo libre de un depósito de suelo no lineal, se consideran de gran valor práctico los análisis numéricos dinámicos capaces de reproducir una respuesta análoga a los códigos lineales equivalentes, particularmente en problemas de interacción dinámica suelo-estructura. Una alternativa atractiva, en problemas que no están cerca de una condición de rotura, es el asumir un comportamiento elástico lineal del suelo, pero con parámetros de rigidez derivados de análisis unidimensionales con el método lineal equivalente, i.e. consistentes con el nivel de deformación inducido por el movimiento de entrada. En este enfoque, la disipación de energía debe incorporarse artificialmente a través de formulaciones de amortiguamiento material. En este trabajo se evaluaron las formulaciones de amortiguamiento local, de Rayleigh e histerético en FLAC, con el fin de emular los resultados de un análisis unidimensional con el método lineal equivalente. La principal característica de los análisis es que estos consideran un sitio con un depósito de suelo notablemente estratificado, en el que el perfil de velocidad de ondas de corte muestra variaciones significativas, y en donde la selección de algunos parámetros en las formulaciones de amortiguamiento no es una tarea trivial. Los resultados proporcionan información relevante respecto al comportamiento de las formulaciones de amortiguamiento adoptadas y respecto a la selección de los parámetros para reproducir los resultados de análisis lineales equivalentes.
- Physico-chemical and mineralogical changes of lithic xerorthent soils on volcanic rocks under semi-arid ecological conditionsel marzo 29, 2024 a las 1:48 am
ABSTRACT: This study investigates the mineralogical changes and soil development processes of young soils formed on various bedrocks of volcanic origin under the same land use/land cover and climate conditions. The current study was conducted in Lithic Xerorthent soils formed on tuff, trachybasalt, and trachyandesite bedrock between Sandıklı- Şuhut districts of Afyonkarahisar. The three soil profiles excavated in the study area were classified in Entisols order based on Soil taxonomy. The primary minerals, sanidine and muscovite, and the clay minerals, smectite, kaolinite, and illite, were widely determined in three soil profiles which were named Profile I (PI), Profile II (PII), and Profile III (PIII). According to the chemical alteration index (CIA) values, which indicate weathering, the soils formed on the tuff bedrock were slightly weathered (77.04%). The chemical weathering index (CIW) in the soils’ surface horizons formed on the trachybasalt and trachyandesite bedrock are classified as non-weathering rocks with 24.43% and 33.88%. Basic cations are found at high levels in the tuff bedrock. The determination of phillipsite, gismondin and calcite minerals is an indication that the mineral content of the bedrock and the bedrocks have a significant effect on soil formation. The relationship between the bedrock and the soil has been revealed. As a result of the study, it was concluded that there were significant differences in their physico-chemical characteristics, weathering rates, and mineralogical properties. However, they were characterized as young soils since they do not contain any subsurface diagnostic horizons on the volcanic bedrock under the same climatic and land use/land cover conditions.RESUMEN Este estudio investiga los cambios mineralógicos y los procesos de desarrollo de los suelos jóvenes formados en varios lechos de rocas de origen volcánico bajo las mismas condiciones climáticas y de la relación uso del suelo/ cobertura del suelo. El análisis se realizó en suelos xerortentes líticos formados en lechos de roca de toba volcánica, traquibasalto y traquiandesita entre los distritos de Sandikli y Şuhut, en la ciudad de Afyonkarahisar, Turquía. Los tres perfiles de suelo excavados en el área de estudio se clasificaron en el orden de entisols de acuerdo con su taxonomía. Los minerales primarios, sanidina y muscovita, y los minerales arcillosos, esmectita, kaolinita e illita fueron ampliamente definidos en los tres perfiles del suelo, los cuales fueron nombrados Perfil I (PI), Perfil II (PII) y Perfil III (PIII). De acuerdo con los valores del Índice de Alteración Química, los cuales indican erosión, los suelos que se formaron en las capas de rocas de toba volcánica estuvieron ligeramente erosionados (77.04%). El Índice de Meteorización Química en la superficie de los suelos formados en las capas de rocas de traquibasalto y traquiandesita se clasifican como rocas no erosionadas con 24.43 % y 33.88 %. Los cationes básicos se encuentran en altos niveles en las capas de roca de toba volcánica. La caracterización de phillipsita, gismondina y los minerales de calcita es un indicador de que el contenido mineral en las capas de roca tiene un efecto significativo en la formación del suelo. De esta forma se revela la relación entre las capas de roca y el suelo. Como un resultado de este estudio se concluye que existen diferencias significativas en las características fisicoquímicas, rangos de meteorización, y propiedades mineralógicas. Sin embargo, estos fueron caracterizados como suelos jóvenes ya que no contienen ningún horizonte de diagnóstico bajo la superficie en la capa de roca volcánica bajo el mismo regimen climático y en la condiciones de uso del suelo/cobertura del suelo.
- Drought and flood control of agricultural lands and optimization method of planting structure to avoid disastersel marzo 29, 2024 a las 1:48 am
ABSTRACT: Natural disasters related to the agriculture sector frequently occur in China. This article studied the prevention and control of drought and flood in agricultural lands and the optimization method of planting structures to avoid disaster. Firstly, the impact of the change of input structure on the prevention and control of drought and flood disasters of agricultural lands was analyzed, and the evaluation system of input-output efficiency was constructed. Secondly, the evaluation model was built using the DEA (Data Envelopment Analysis) method to provide the theoretical basis for the quantitative evaluation of input-output efficiency. Taking Jiangxi Province as an example, the input-output data of drought and flood control of agricultural land in twenty cities in 2014- 2017 was analyzed. The results show that the input-output efficiency of 80% of farmland in Jiangxi Province is low, and drought and flood prevention resources are not sufficiently utilized. In addition, the low pure technical and scale efficiency are the main reasons for the low input-output efficiency of drought and flood prevention. The effect of human and financial input in drought and flood prevention of farmland in Jiangxi Province is slightly different for value output and actual output. From the aspects of strengthening the investment in basic facilities and the technical research and development of agricultural products, the optimization strategy for the input structure of drought and flood prevention of agricultural land is put forward.RESUMEN Los desastres naturales relacionados al sector agrícola ocurren frecuentemente en China. Este artículo estudia la prevención y control de sequías en terrenos agrícolas y el método de optimización de estructuras para evitar desastres. Inicialmente se analizó el impacto en los cambios en estructuras de prevención de sequías y de inundación y se construyó un sistema de evaluación de la relación de eficiencia prevención-resultados. Luego se construyó un modelo de evaluación con el método DEA (Análisis Envolvente de Datos, del inglés Data Envelopment Analysis) para que provea de una base teórica la evaluación cuantitativa de la relación de eficiencia prevención-resultados. Con la provincia Jiangxi como área de estudio, se analizó la relación prevención- resultados en el control de sequías e inundaciones en terrenos agrícolas en veinte ciudades entre 2014 y 2017. Los resultados muestran que la relación de eficiencia prevención-resultados en el 80 % de las tierras de cultivo en la provincia Jiangxi es bajo y los recursos para la prevención no se utiliza suficientemente. Adicionalmente, la baja eficiencia técnica y a escala son las principales razones para el pobre rendimiento en la relación prevención-resultados en el control de sequías e inundaciones. El efecto de los recursos humanos y financieros en este sector en la provincia de Jiangxi es ligeramente diferente para el valor de los resultados y el valor actual. Desde el aspecto del fortalecimiento de instalaciones básicas, investigación técnica y desarrollo de productos agrícolas se debe proponer una estrategia de optimización para la inversión en estructura de prevención de estos desastres.
- Estimating surface runoff using the curve number method in an ungauged watershed in Jalisco, Mexico evaluating its morphometric parametersel marzo 29, 2024 a las 1:48 am
ABSTRACT The surface runoff was estimated using the curve number (CN) method for different storm events, and it was associated with the morphometric parameters of an ungauged watershed in Jalisco, Mexico. We derived the land use and land cover map for the year 2019 from the unsupervised classification of a Sentinel-2 image at 10 m resolution. The morphometric analysis revealed that the study area is dominated by áreas of gentle slope and moderate to high permeability with dense vegetation and low relief. It is a well-drained watershed with low flood potentiality besides a groundwater potential zone. About 69% of the study área corresponds to natural cover with tropical dry forest and evergreen forest as the most representative classes. The number of storm events identified from 2013 to 2019 was 77, with runoffs ranging from 0.05 to 227.2 Mm3. September and October were the months with the most intense rainfall and, therefore, the months with the highest runoff volume. The average runoff was 14.52 Mm3, corresponding to an average runoff coefficient of 12.86%. Together, the methods used here provide useful results for delineating conservation strategies at the watershed level.RESUMEN El escurrimiento superficial se estimó utilizando el método del número de curva (CN) para diferentes eventos de tormenta y se asoció con los parámetros morfométricos de una cuenca no aforada en Jalisco, México. El mapa de cobertura y uso del suelo para el año 2019 se derivó a partir de la clasificación no supervisada de una imagen Sentinel-2 a una resolución de 10 m. El análisis morfométrico reveló que el área de estudio está dominada por áreas de pendiente suave y de moderada a alta permeabilidad, con vegetación densa y bajo relieve. Es una cuenca bien drenada con bajo potencial de inundación, además de una zona potencial de aguas subterráneas. Alrededor del 69% del área de estudio corresponde a cobertura natural, siendo el bosque tropical seco y el bosque perenne las clases más representativas. La cantidad de tormentas identificadas entre 2013 y 2019 fue de 77, con escurrimientos que oscilaron entre 0.05 y 227.2 Mm3. Las lluvias más intensas ocurrieron entre septiembre y octubre, ubicándose como los meses en los que se produjo el mayor volumen de escurrimiento. El escurrimiento promedio fue de 14.52 Mm3, correspondiente a un coeficiente de escurrimiento promedio de 12.86%. En conjunto, los métodos utilizados aquí brindan resultados útiles para delinear estrategias de conservación a escala de cuenca.