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| Google Earth (2007) |
valle de Vítor, Arequipa.
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IMPACTO HIDROLÓGICO Y AMBIENTAL
• INTRODUCCIÓN •
El valle de Vítor, situado a 955 km al sur de Lima, en el departamento de Arequipa, Perú, está siendo amenazado por impactos hidrológicos y ambientales los cuales son directamente atribuíbles a las irrigaciones vecinas. Las irrigaciones, tales como La Joya y La Cano, son programas apoyados por el gobierno del Perú para hacer producir las extensas pampas suprayacentes, las cuales carecen de agua en condiciones naturales. Los impactos son de dos tipos: (1) el aumento de la salinidad del agua del río, luego de recibir las aguas de retorno de las irrigaciones, y (2) los deslizamientos de las laderas del valle, debido a la destabilización producida por el drenaje descontrolado de las aguas de retorno.
El problema es serio, pues trae consigo la degradación de la actividad agrícola en los valles aguas abajo (Vítor y Quilca). El aumento de las sales disueltas en el agua de riego limita eventualmente el tipo de cultivo y disminuye su productividad. Los deslizamientos comprometen áreas que anteriormente formaban parte del valle, causando daños considerables a los agricultores locales.
En algunos casos, estos deslizamientos comprometen la sección hidráulica del río, el cual puede verse obligado, durante avenidas, a cargar con los materiales deleznables, depositándolos aguas abajo conforme el río pierde su capacidad de transporte (Fig. 2). El resultado es el ensanchamiento y colmatación de los ríos afectados, aumentando así el riesgo de inundación. El proceso de impacto es gradual, pudiendo tomar varias décadas para desarrollarse. Además, los efectos pueden manifestarse en regiones muy distantes del lugar donde se producen las causas. Para propósito de comparación, Walters (1975) ha descrito el impacto producido en el Río Misisipi por grandes deslizamientos de tierra causados por el terremoto de New Madrid, Ohio, EE.UU., en 1811-12.
Fig. 2 En el sector La Cano, el deslizamiento está próximo al río. Existe la urgencia de resolver o mitigar estos problemas, pues el costo social y económico podría ser eventualmente muy alto. El problema es de naturaleza interdisciplinaria, con aspectos geológicos, geomorfológicos, hidrogeológicos, geotécnicos, y de irrigación y drenaje agrícola. Además, el problema tiene una fuerte componente social y económica, pues las irrigaciones involucran a muchos actores y representan una importante fuente de riqueza en la región. El objetivo es: (1) contribuir al entendimiento del problema, y (2) desarrollar una metodología para predecir y/o evaluar problemas similares en el futuro, tanto en Arequipa como en el resto del Perú y del mundo.
• ANTECEDENTES •
La costa sur del Perú, particularmente en el departamento de Arequipa, contiene numerosas formaciones sedimentarias de origen terciario y pleistocenas antiguas (Flores y Maggiolo, 1975). Estas formaciones se caracterizan por ser de morfología suave, ligeramente onduladas, lo que les ha merecido el nombre de "pampas." Además, contienen una gran cantidad de sales, lo cual revela un probable origen marino (Sébrier et al, 1988; Saillard et al., 2007). Durante el Cuarternario, estas formaciones fueron cortadas por numerosos cursos de agua que descienden de los Andes, entre los cuales están el río Chili-Vitor-Quilca y el río Colca-Majes-Camaná.
El río Chili, luego de atravesar la ciudad de Arequipa, se une con el río Yura en la cabecera del valle de Vítor (sector Palca), para formar el río Vítor. A su vez, el río Vítor se une con el Siguas para formar el Quilca, el cual fluye hacia el Océano Pacífico. El valle del río Vítor discurre a un desnivel de aproximadamente 220-260 m respecto a las pampas suprayacentes (Fig. 3). Las irrigaciones de La Joya y La Cano, entre otras, están ubicadas en las pampas contiguas al río Vítor, en la margen izquierda.
Fig. 3 Deslizamiento de Pie de Cuesta, en La Joya, mostrando el desnivel (260 m) entre las pampas y el valle de Vítor.
La agricultura en los valles de la costa peruana, entre ellos, el valle de Vítor, es muy antigua, remontándose probablemente a los tiempos pre-Incas. En épocas más recientes, a partir del siglo pasado, el gobierno peruano ha impulsado la irrigación de las pampas suprayacentes a los valles, con el fin de hacer producir el desierto. Para esto se han desarrollado importantes proyectos de irrigación, como La Joya y La Cano.
La problemática del desarrollo agrícola de la costa sur del Perú puede resumirse en las siguientes observaciones:
Fig. 4 Deslizamiento del talud en el sector La Cano, acaecido a las 12:30 pm del 29 de junio de 2007. El desafío social es cómo hacer las irrigaciones y a la vez mitigar los impactos hidrológicos y ambientales causados por éstas. El aumento de la salinidad de las aguas superficiales parece no tener una solución económicamente viable; sin embargo, puede mitigarse parcialmente con el uso de técnicas y prácticas agrícolas que minimicen el gasto de drenaje. Asimismo, los deslizamientos de las laderas puede mitigarse con el uso de sistemas que minimicen el drenaje descontrolado de las aguas de retorno.
La solución de estos problemas requerirá el uso de ingentes recursos económicos, además del consenso de los actores locales y una buena dosis de voluntad política en todos los niveles de gobierno. La alternativa es la inacción, y el consecuente y eventual deterioro ambiental, social, y económico de las regiones localizadas aguas abajo de los proyectos de irrigación.
• HISTORIA •
En el departamento de Arequipa, las irrigaciones de La Joya y La Cano, entre otras, vienen produciendo una series de impactos hidrológicos y ambientales en los valles vecinos. Al parecer, estos impactos no habían sido identificados durante la fase de planeamiento y construcción de las obras, manifestándose solamente después de muchos años de operación.
El impacto más significativo es el deterioro progresivo de la calidad del agua superficial. Esto se debe principalmente a la lixiviación (lavado) de las sales naturalmente contenidas en el perfil geológico, sales que están disueltas en las aguas de retorno de las irrigaciones. El lavado se atribuye a la aplicación de láminas de agua en exceso del uso consuntivo, es decir, del requerimiento fisiológico de los cultivos. En La Joya, estos procesos de drenaje y contaminación de las aguas superficiales comienzan a partir del año 1940, y en La Cano a partir del año 1975.
El deterioro de la calidad del agua en el valle del río Vítor es bastante marcado. Las mediciones de conductividad eléctrica del agua muestran un aumento de casi 600%, desde 1.1 dS/m aguas arriba del valle, en el sector Palca, hasta 6.0 dS/m aguas abajo, en el sector Santa Rosa (Fig. 4) [dS/m = deciSiemens/m; 1 dS/m = 1 mmho/cm]. En la margen izquierda, dentro del área de influencia de La Joya (Mocoro, Gallinazos, y Pie de Cuesta), las mediciones de conductividad eléctrica varían de 1.5 a 4.3 dS/m. Cabe mencionar que los cultivos tradicionales usualmente experimentan reducciones en la productividad cuando la conductividad eléctrica del agua de riego excede 1.5 dS/m.
agosto de 1992.
Según testigos presenciales, las filtraciones en las cuestas vecinas a La Joya, particularmente en la localidad de Pie de Cuesta, comenzaron alrededor del año 1956. Eventualmente las filtraciones sustentaron el desarrollo de comunidades vegetativas riparias en las laderas, las que aún pueden observarse en diversos lugares (Fig. 3). Con el tiempo, las filtraciones se canalizaron en sendos cursos de agua, los cuales bajan torrencialmente y van a aumentar, directa o indirectamente, el caudal del río Vítor.
El deslizamiento de Pie de Cuesta se inició el 6 de octubre de 1974, aparentemente coincidente con un sismo en Arequipa. El colapso o derrume mayor ocurrió el 9 de enero de 1975, casi simultáneamente con otro deslizamiento menor en la quebrada de Gallinazos, cercana a Pie de Cuesta. El deslizamiento sepultó la escuela, varias viviendas, y se detuvo en el lugar donde está la iglesia. Cubrió además unas seis hectáreas del área irrigada del valle. No se sabe con certeza si este deslizamiento está actualmente estable o en movimiento. Sin embargo, se estima que ya ha comprometido casi un 20% del ancho del valle (Fig. 1). De continuar los movimientos, éstos tenderían eventualmente a cubrir todo el ancho del valle, con consecuencias hidrológicas y ambientales muy serias.
Cabe mencionar que el deslizamiento de Pie de Cuesta interrumpió y dejó inoperable el antiguo canal de irrigación La Cano, el cual conducía aguas superficiales tomadas del río Vítor. El actual canal La Cano toma las aguas de retorno de La Joya en la quebrada San Luis, conduciéndolas hacia las pampas de La Cano (Fig. 6).
Fig. 6 El canal de irrigación La Cano.
En 1978, en el sector La Cossío del valle de Vítor, comenzaron a humedecerse los taludes y a producirse pequeños deslizamientos, los que fueron seguidos en 1984 por el colapso mayor. En 1985, el sector Santa Rosa experimentó los mismos problemas. En el sector Punillo, los humedecimientos comenzaron en 1986, y luego en noviembre de 1994 se produjo un gran derrume que ocupó el cauce del río Vítor, desbordándose éste por los terrenos de cultivo de la margen derecha.
En estos días (julio de 2007), se vienen produciendo pequeños deslizamientos en la zona del valle de Vítor vecina al sector La Cano. Estos deslizamientos son de tamaño pequeño, pero de una regularidad que invita preocupación. Según los pobladores de la zona, la intensa actividad geodinámica comenzó recientemente, a mediados de junio de 2007. Dadas las actuales circunstancias, puede concluirse que las laderas del valle de Vítor, particularmente las de la margen izquierda, están en un proceso geodinámico activo, y es muy probable que la causal sea antropogénica. La urgencia del problema requiere atención inmediata.
• VISITA •
En la semana del 26 de junio al 3 de julio de 2007, el autor efectuó varias visitas a la zona del valle de Vítor, específicamente para observar los deslizamientos de Pie de Cuesta y La Cano. La primera visita fue el día 27 de junio al sector Pie de Cuesta, en la ladera izquierda del valle, donde se han producido deslizamientos desde el año 1975. La segunda visita fue el día 29 de junio, a la quebrada Mocoro, al sector La Cano, y a la toma del canal La Cano, en la ladera izquierda del valle de Vítor. Durante esta visita se tuvo oportunidad de observar varios deslizamientos en progreso en la ladera izquierda del valle, en el sector La Cano. Esta observaciones fueron hechas desde la parte inferior del talud, sobre el río Vítor. La tercera visita fue el día 1 de julio, a la zona de la irrigación La Cano en la cual se están produciendo los deslizamientos. Las observaciones en esta última visita fueron hechas desde la parte superior del talud, al nivel de las pampas.
En la primera visita se documentó la extensión del deslizamiento de Pie de Cuesta, ocurrido en enero de 1975 (Fig. 1). Actualmente el deslizamiento abarca unas seis hectáreas de terreno, las que anteriormente pertenecieron al valle (Fig. 7). El deslizamiento también compromete algunas edificaciones, las cuales han sido abandonadas. No se sabe con certeza si el deslizamiento está activo. Los pobladores del lugar aseguran que el deslizamiento está activo, y es de esperar que así sea, pero no hay mediciones fehacientes que confirmen esta hipótesis.
Fig. 7 Vista panorámica del deslizamiento en el sector Pie de Cuesta, valle de Vítor.
En la segunda visita se observaron las filtraciones de agua de retorno de la irrigación La Joya en la quebrada Mocoro. La visita incluyó observaciones en el río Vítor, precisamente en el momento en el que estaban ocurriendo varios deslizamientos en la zona de La Cano, al mediodía del 29 de junio de 2007. En un espacio de 40 minutos se observaron tres deslizamientos, los que se caracterizaron por sendos levantamientos de polvo durante la caída del material deleznable, desde la parte superior de los taludes hacia la parte inferior, cerca al nivel del valle de Vítor. La visita incluyó una inspección de la toma del Canal La Cano, la cual aprovecha las aguas de retorno en la quebrada de San Luis, conduciendo éstas hacia la irrigación La Cano (Fig. 13).
En la tercera visita, el 1 de julio de 2007, se observaron nuevos deslizamientos de los taludes en La Cano, esta vez desde arriba. Aparentemente los deslizamientos se suceden con bastante regularidad, pues varios de ellos fueron observados durante los días de la visita, tanto el 29 de junio como el 1 de julio. Se observó de cerca el estado de los taludes, pudiendo confirmarse que están en una condición geodinámica muy activa. Varias porciones del talud están en una situación de falla inminente (Figs. 9 y 10). En esta zona, la elevación de la pampa es de 1,307 m, mientras que el río adyacente está a 1,081 m, lo que da una altura total de talud de 226 m. Pudo también observarse la presencia de una laguna grande aproximadamente cerca al medio del talud (en la elevación 1,179 m), y otra pequeña muy cercana (Fig. 8). Es muy probable que el agua de estas lagunas origine en filtraciones de La Cano.
Fig. 8 Laguna que se ha formado por las filtraciones en el sector La Cano. Las observaciones efectuadas confirman que existe un problema serio de deslizamientos, particularmente en el sector La Cano. El origen de estos deslizamientos se atribuye a las filtraciones de las aguas de retorno de la irrigaciones. La diferencia de elevación entre las pampas (La Joya y La Cano) y el valle de Vítor es de 220-260 metros. El sistema de irrigación usado, principalmente por gravedad, trae consigo pérdidas (filtraciones) considerables de agua, las que al buscar su curso natural, comprometen la estabilidad geomecánica de los taludes adyacentes al valle de Vítor.
La raíz antropogénica de este problema geodinámico demanda una evaluación, y eventualmente un proyecto que resulte en medidas efectivas para mitigar los impactos negativos de estos deslizamientos. Los estudios deben cubrir varios campos, entre los cuales los más importantes son: (1) geología y geomorfología, (2) hidrogeología, (3) geotecnia, y (4) irrigación y drenaje agrícola.
• ESTUDIOS •
Es necesario formular una estrategia para mitigar los impactos hidrológicos y ambientales negativos de las irrigaciones de La Joya y La Cano en el valle de Vítor. Las irrigaciones están actualmente en operación, y no se espera que desaparezcan; por lo tanto, la solución es la reducción y eventual control del flujo que actualmente drena hacia los taludes. El problema en La Cano es álgido, y debe enfocarse con mayor énfasis. Asimismo, existen relaciones que deben tomarse en cuenta, pues las filtraciones de La Joya alimentan actualmente la irrigación de La Cano.
Los estudios de geología y geomorfología deben revisar todo el conocimiento existente respecto a la pampas, su génesis, composición estratigráfica, y propiedades geológicas. El objetivo es determinar con certeza la estratigrafía predominante, de manera que permita una evaluación de los posibles conductos naturales de drenaje. La salinidad de los estratos, superficiales y profundos, debe evaluarse con el fin de servir de base a un eventual diseño. El mapeo geológico de las pampas de La Joya y La Cano debe ser el objetivo principal de esta componente del estudio. El talud expuesto en la margen izquierda del valle de Vítor puede servir como un indicador de la geología y estratigrafía de las pampas (Fig. 14).
Los estudios de hidrogeología deben documentar la presencia de la napa freática, antes y después de las irrigaciones, que permita evaluar las características del flujo subterráneo, y el efecto que éste pueda tener sobre los deslizamientos (Fig. 9). Deberá tenerse especial cuidado en evaluar las características de la zona no saturada (vadosa), y el efecto que las estratificaciones puedan tener en la dirección del flujo de agua subterránea.
Fig. 9 Deslizamiento en progreso en el sector La Cano, el 1 de julio de 2007. Los estudios de geotecnia deben buscar establecer el factor de seguridad de los taludes, tanto en el sector Pie de Cuesta, donde el deslizamiento parece estar inmóvil, como en el sector La Cano, donde los movimientos geodinámicos han sido observados en días recientes. Los materiales son conglomerados (gravas) en una matriz de arena fina con limo, los que podrían perder resistencia al corte bajo ciertas condiciones de depósito, cementación, o humedecimiento (Rollins, et al., 1994, 1995; Day, 1995; Fernández, 1997). Los estudios de geotecnia también podrían considerar la eventual estabilización del talud, luego que se tomen las medidas correctivas que permitan disminuir el flujo hacia los taludes.
Los estudios de irrigación y drenaje agrícola deben tender a minimizar el gasto de drenaje hacia los taludes. Esto puede hacerse mediante el reemplazo del sistema existente (irrigación por gravedad) por un sistema de irrigación por goteo. El riego por goteo disminuye considerablemente la cantidad de agua de lavado, pero no la elimina. En todo caso siempre habrá una pequeña cantidad de agua de drenaje, la que tendrá que ser manejada de la mejor manera posible. Para esto debe considerarse un sistema de drenaje agrícola que colecte las aguas de las irrigaciones de las pampas, particularmente las de La Cano, y las conduzca de manera controlada hacia aguas abajo, sin poner en peligro la estabilidad de los taludes adyacentes (Fig. 10).
Fig. 10 Deslizamiento inminente y en progreso en el sector La Cano, el 1 de julio de 2007. El cambio del sistema de irrigación, de gravedad a goteo, envuelve consideraciones de orden técnico, social, y económico, que deben tomarse muy en cuenta. La solución debe ser integral, consensuada con los usuarios, y financiada total o parcialmente por el gobierno central, con la ayuda de bancos multilaterales tales como el Banco Interamericano de Desarrollo (BID). El objetivo es interrumpir los deslizamientos; de lo contrario, el problema se hará insostenible a mediano y largo plazo.
El impacto del aumento en la salinidad aguas abajo debe documentarse mediante un programa de mediciones de cantidad y calidad del agua de drenaje de las irrigaciones. Debe monitorearse la tendencia a incrementos en la salinidad de las aguas superficiales, con el fin de informar a los usuarios aguas abajo de la posible reducción en la calidad del agua (Fig. 5). Las tendencias históricas en la salinidad del río Vitor-Quilca deben documentarse en forma detallada.
• SOLUCIONES •
En forma preliminar, se plantean las siguientes soluciones para mitigar el problema de los impactos hidrológicos y ambientales de la irrigaciones de La Joya y La Cano en el valle de Vítor. La primera solución es un programa de reemplazo del sistema de irrigación, de irrigación por gravedad, a irrigación por goteo. El sistema de irrigación por gravedad produce gastos de drenaje muy por encima del requerimiento fisiológico de las plantas. La solución es implementar un sistema de riego por goteo que disminuya al mínimo practicable la necesidad de proveer el lavado de la zona radicular. Esta solución producirá beneficios a largo plazo, eventualmente interrumpiendo, probablemente en un par de décadas, los deslizamientos.
La segunda solución es un programa de drenaje de las pampas irrigadas, con el fin de conducir los flujos mayores ya establecidos (en el pasado), y los menores que se establezcan en el futuro (siempre será necesario el lavado), por conductos de drenaje controlados, hacia aguas abajo. Esta solución es costosa, y requerirá de consenso local y mucha voluntad política.
La tercera solución es de naturaleza geotécnica. Consiste en la estabilización del talud, para evitar fallas descontroladas en las cuales el material deleznable pueda llegar eventualmente a la proximidad del río Vitor. Esta solución es también costosa, y de mucho riesgo, pues la altura total del talud es de aproximadamente 220-260 metros (Fig. 11).
Fig. 11 Vista del talud inestable en el sector La Cano, valle de Vítor. Cabe mencionar que no existe actualmente una solución económicamente viable, desde una perspectiva local, al problema del incremento de la salinidad de las aguas superficiales como resultado de la contaminación con las aguas de retorno de las irrigaciones. El tratamiento de aguas salinas es muy oneroso, y el by-pass hacia el mar, practicado en algunas zonas costeras (por ejemplo, en las costas de Guyana), sería muy costoso en este caso.
Además de las soluciones de ingeniería, existe una solución de tipo agronómico que debe someterse a consideración. Ésta consiste en el eventual reemplazo de los cultivos tradicionales, como la alfalfa y el panllevar, por el cultivo intensivo del nopal o cactus (Opuntia ficus-indica) que da sustento al insecto parásito denominado grana cochinilla (Dactylopius coccus). Este tipo de solución conlleva una reducción sustancial en el requerimiento de agua. Combinado con el riego por goteo, puede optimizar el uso del agua en las pampas y, por lo tanto, reducir el gasto de drenaje a los taludes. A juzgar por las experiencias recientes, el cultivo agroindustrial de la cochinilla parece ser muy rentable (Flores, 1995). Además, algunos agricultores sostienen que el producto es de mejor calidad cuando el riego se hace con aguas salinas. Indudablemente, este argumento requiere más investigación. Bien concebido, el cambio gradual hacia el binomio cactus/cochinilla podría resultar eventualmente en la solución parcial o total del problema de los deslizamientos.
• CONCLUSIONES •
La visita técnica al valle de Vítor y alrededores, efectuada en la semana del 26 de junio al 3 de julio de 2007, ha permitido llegar a las siguientes conclusiones:
Fig. 12 Frente del deslizamiento de Pie de Cuesta, valle de Vítor. • APÉNDICE: EL ORIGEN DE LAS SALES •
En el contexto agrícola, el manejo de la salinidad de los suelos y aguas es un problema que no tiene fácil solución. Los suelos y aguas naturalmente salinas, y/o aquellas aguas que han sido salinizadas por acciones antropogénicas, están presentes en todas partes del mundo. Previo al planteamiento de un programa de manejo, es importante conocer el origen, transporte, y destino de las sales. Las sales se originan naturalmente en las rocas, y mediante intemperismo y transporte, se mueven de la litósfera hacia la hidrósfera, pasando por la biósfera. En la biósfera, la demanda de cloruro de sodio es mucho menor que la oferta; por lo tanto, esta sal es usualmente lavada por la escorrentía hacia su destino final, el océano. Las corrientes de agua y los ríos tienen el propósito de llevar las sales disueltas, desde su lugar de origen en las cabeceras de las cuencas hidrográficas hasta los océanos. La geomorfología del terreno determina si las sales llegan eventualmente al océano, o si su viaje es interrumpido en las llamadas cuencas endorreicas (cuencas cerradas, que no drenan al océano). Las sales presentes aguas abajo de un proyecto de irrigación pueden ser: (a) naturales o artificiales, y (b) antiguas o nuevas (Ponce, 2006). Las sales naturales antiguas son las que están presentes en los perfiles de los suelos, en formaciones geológicas que han tenido un drenaje o lavado insuficiente en el pasado geológico. Tal es el caso de las sales existentes en las pampas de Arequipa. La irrigación de estas pampas traerá consigo el lavado (lixiviación) y eventual salinización de los cursos de agua localizados aguas abajo.
Las sales artificiales (o antropogénicas) antiguas son aquéllas que están presentes en las aguas de retorno de las irrigaciones. Estas aguas tienen un origen geológico (son sales antiguas), pero han sido mobilizadas recientemente por los proyectos de irrigación. Estas son las sales contenidas en las aguas de retorno de La Joya, que están disueltas en las aguas del canal La Cano (Fig. 13).
Fig. 13 Toma del canal La Cano, en la quebrada San Luis, aguas abajo de La Joya. Las sales naturales nuevas son aquéllas producidas por la desagregación de los suelos geológicamente nuevos, como los de las pampas de La Joya y La Cano. Estos suelos desérticos son naturalmente fértiles porque no han sido sometidos todavía al lavado producido por las precipitaciones. Cabe mencionar que la fertilidad del desierto es un arma de doble filo, pues la productividad agrícola genera, por un lado, sales útiles, como las de calcio, potasio, y magnesio y, por otro lado, sales mayormente inútiles, como la de sodio. La oferta de iones de cloruro y sodio excede en gran parte la demanda natural de la biósfera; el remanente es disuelto en la escorrentía y transportado aguas abajo.
Las sales artificiales nuevas son aquéllas producidas por la aplicación de un exceso de fertilizantes, lo cual, en casos extremos, puede llevar a la eutroficación de ríos, lagos, y estuarios, aguas abajo de la zona de aplicación. Si bien esto sucede en otras partes del mundo, por ejemplo, en la bahía de Chesapeake, en EE.UU. (U.S. Geological Survey, 2007), aparentemente no es el caso en La Joya y La Cano.
La irrigación, entendida como una actividad antropogénica que optimiza la productividad agrícola con fines económicos, invariablemente mobiliza y produce una cantidad de sales, principalmente iones de cloruro y sodio, y cloruro de sodio (American Society of Civil Engineers, 1990). Corresponde a un proyecto bien concebido el estimar el porcentage de sales antiguas/nuevas, y naturales/artificiales, que se obtendrá en las aguas de retorno. El manejo adecuado de las aguas de retorno determina la sostenibilidad de un proyecto de irrigación.
Fig. 14 Detalle de las formaciones sedimentarias en los taludes del valle de Vítor.
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