5 - Sistematica de Un Proyecto de Drenaje

7/23/2019 5 - Sistematica de Un Proyecto de Drenaje

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UNPRG SISTEMATICA DE UN PROYECTO

1. INTRODUCCION

Es difícil establecer una sistemática de aplicación general para la elaboraciónde proyectos de drenaje, debido a la gran variedad de casos que puedenpresentarse. Por otra parte, cada ingeniero tiene una forma personal derealizar su trabajo, sobre todo, cuando como es el caso de cualquier proyecto,se trata de una obra de creación.

No obstante, es de interés indicar la secuencia lógica que deben seguir lostrabajos de campo, laboratorio y gabinete desde las primeras visitas dereconocimiento hasta la redacción final del proyecto. De este asunto trata elpresente Capítulo, en el que se hace hincapié en los trabajos específicos delos proyectos de drenaje y se omiten o se tratan muy brevemente los que soncomunes a todos los proyectos, como mediciones, presupuestos, etc.

En este Capítulo se suponen conocidas las materias tratadas en losanteriores, a los que se hará referencia continuamente.

Los trabajos a realizar deben seguir la siguiente secuencia:

Delimitación del área afectada

Diagnosis del problema

Elaboración del proyecto

Trabajos de campo Trabajos de laboratorio

Trabajos de gabinete

A continuación se estudian en ese orden las distintas actuaciones.



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2. DELIMITACION DEL AREA AFECTADA

Los primeros trabajos a realizar consisten en la delimitación del área afectaday la diagnosis del problema. Estas dos materias están muy relacionadas entre

sí y en la práctica, en muchos casos, se estudian al mismo tiempo. Sinembargo, para mayor claridad en la exposición, vamos a tratarlasseparadamente.

La delimitación del área se basa en tres tipos de datos:

- Experiencia local

- Observaciones de la capa freática

- Análisis de suelo.



I XFI RII NCIA LCM Al

2.1. EXPERIENCIA LOCAL

Los agricultores y agrónomos de la zona, de los cuales normalmente parte lainiciativa de que se estudie su problema, suelen conocer las manchas conproblemas de drenaje y/o salinidad y pueden informar acerca de las

producciones de los cultivos, comparándolas con las de áreas sin problemas.

El hecho de que algunos cultivos resistan mejor que otros ayuda a reconocerlos problemas de drenaje y salinidad.

La observación de la flora espontánea es también un indicador importante.Los agricultores pueden informar asimismo del comportamiento del drenajedespués de una lluvia fuerte y después del riego, indicando las deficienciasque se observan en la práctica. Asimismo suelen conocer una serie deproblemas particulares, como filtraciones de canales, existencia demanantiales, zonas de encharcamiento, etc., que ayudan a delimitar el área ya diagnosticar el problema.

A veces los agricultores realizan algunas mejoras, como profundización dedesagües, adiciones de yeso, etc. El comportamiento de los suelos y cultivoscomo consecuencia de estas mejoras es también un dato de importancia.



2.2. OBSERVACIONES DE LA CAPA FREATICA

El mejor sistema de observar la capa freática consiste en la instalación depozos de observación. En estos pozos deben hacerse dos tipos de lecturas,periódicas y puntuales.

Las lecturas periódicas (p. ej. una al mes, o una antes de las lluvias y otradespués) requieren un tiempo del que normalmente no se dispone cuando seha de redactar un proyecto; en este caso habrá que trabajar solamente conlos datos de las lecturas puntuales y las observaciones de la experiencia deque hablaremos más adelante. Cuando no haya problemas de tiempo, laslecturas periódicas son de utilidad para definir las áreas afectadas, losperíodos de altos niveles freáticos y la cuantificación del flujo freático.

Las lecturas puntuales son de dos tipos, según que reflejen la reacción

freática al riego o la lluvia.

Para estudiar el efecto del riego se efectúa una lectura el día anterior a la

aplicación del agua y lecturas diarias los cuatro días siguientes.

Para estudiar el efecto de la lluvia, una vez calculada la lluvia crítica se lee el

nivel freático el día anterior a una lluvia de esa cuantía y los cuatro días

siguientes. La dificultad de prever las lluvias puede retrasar este

trabajo.

Cuando en la zona existen pozos de abastecimiento de agua, excavaciones

en canteras, etc., la observación en ellos del nivel del agua complementa las

lecturas de los pozos de observación. La experiencia local puede informar

los niveles máximos alcanzados época en que ocurren, época en que los

pozos se secan etc. Así mismo datos de niveles de ríos, desagües, etc.

Para terminar con el tema de las observaciones freáticas, aclaremos un punto

importante. Las lecturas son de fácil interpretación y utilidad cuando se trata

de áreas ya regadas, o que se van a regar. En este caso las condiciones

futuras son las mismas que las estudiadas y por tanto se pueden obtener

soluciones aplicables. En cambio, cuando se estudia un área que va a ser

transformada en regadío con objeto de prever los problemas de drenaje, la

interpretación freática presenta gran dificultad, ya que las condiciones

hidrológicas después del riego serán muy diferentes de las actúales.



En efecto, por una parte la cantidad de agua que incide sobre la zona será

mucho mayor, lo que aumenta la carga del acuífero y tiende a hacer subir los

niveles freáticos. Por otra, la cantidad de agua que se elimina es mucho

mayor, debido a la construcción de desagües, colectores, etc., lo que unido a

que estas obras afectan a la descarga directa del acuífero, tiende a bajar losniveles freáticos. El balance hidrológico de estas mayores aportaciones y

eliminaciones de agua no es fácil de hacer y exige dinero y tiempo, sobre todo

porque requiere un estudio estratigráfico detallado. Por tanto, las

observaciones freáticas realizadas antes de comenzar a regar una zona

deben ser interpretadas con mucho cuidado y consideradas tan sólo como un

dato más que, desde luego, no es suficiente para delimitar las áreas con

futuros problemas.



2.3. ANALISIS DE SUELOS

En las áreas en que los cultivos se desarrollan deficientemente se deben

realizar análisis de suelos, con objeto de saber si la salinidad es la causa de

las bajas producciones. Con frecuencia se atribuyen a la salinidad bajos

rendimientos que tienen otras causas (fertilidad; técnicas culturales,

variedades, etc.).

Si los análisis se realizan con el único objeto de delimitar la zona y

diagnosticar el problema, basta con que se estudien las tres características

siguientes: CE, PSI y pH. En el Cap. 3 se indicaron los valores de estas

características que permiten considerar salinizado o no un suelo.Sin embargo, puede ser conveniente realizar el análisis completo de suelos

que se describe más adelante (4.2.1.), con objeto de disponer ya de datos

necesarios para los cálculos de drenaje y desalinización.



3. DIAGNOSIS DEL PROBLEMA.

En la mayoría de los casos la salinidad de los suelos es debida a deficienciasen el drenaje de los mismos. Por lo tanto, la diagnosis del problema consiste en

buena parte en la definición de las causas de ese mal drenaje, completada conanálisis del suelo que determinan la naturaleza del problema de salinidad(suelos salinos, sódicos, etc.).

Las causas del mal drenaje, que pueden ser muy variadas, las agruparemos dela forma siguiente:

3.1 TOPOGRAFICAS:

En áreas bajas en relación con las tierras circundantes, sin salida por gravedaddel agua, la capa freática puede estar durante periodos largos muy cerca de lasuperficie, independientemente de la permeabilidad del suelo.

Un caso extremo es el de terrenos situados bajo el nivel del mar, o a pocaaltura sobre este, como ocurren en los deltas de los ríos, donde con frecuenciase encuentran suelos salinizados con buena permeabilidad.

Diferentes niveles del suelo



3.2 PEDOLOGICAS:

La mayor parte de los problemas de drenaje son debidos a la existencia desuelos impermeables o de permeabilidad reducida. A veces el estratoimpermeable está a cierta profundidad e impide la salida subterránea del agua.

Aspecto característico de suelos con exceso de sodio. Se convierten en duros, secos eimpermeables.

3.3 HIDROLOGICAS:

En suelos de condiciones topográficas y pedológicas no demasiadodesfavorables, puede haber problemas de drenaje cuando las aportaciones deagua superan a la capacidad de drenaje del acuífero. Estas aportacionespueden tener causas muy distintas, entre ellas:

Lluvia

Riego

Filtraciones de canales de riego, pantanos, etc.



Problemas de drenaje por lluvia.

En cada caso, la diagnosis del problema exige interpretar las lecturas de lospozos de observación de la capa freática, identificando la dirección del flujo ycuantificando las aportaciones de agua. En la mayoría de los casos el maldrenaje es debido a la acción combinada de varias de las causas descritas.

La salinización de los suelos de capas freáticas elevadas depende de que elagua freática sea o no salina y de las características del clima. En climas fríos ylluviosos, el riesgo de salinización es mucho menor que en climas calidos ysecos.

Las lluvias colaboran al lavado de las sales y de las altas temperaturas, alaumentar la evaporación del agua y secar las capas superiores del suelo,favorecen la elevación capilar del agua freática, que si es salina, puedenacumular en la superficie cantidades importantes de sal.

4. ELABORACION DEL PROYECTO.

Una vez delimitada el área e identificado el problema y sus causas comienza laelaboración del proyecto de recuperación, que en el caso más complicado debecomprender:

a. Lavado de sales.b. Mejoras químicas.c. Obras de drenaje.



Cuando el problema es exclusivamente de drenaje, sin que existan suelossalinizados, el proyecto naturalmente no incluirá los puntos a y b.

Cuando el problema es la salinidad, el único método práctico que se conoce enla actualidad para recuperar el suelo es el lavado de sales. Casi siempre para

poder realizar el lavado es preciso ejecutar algunas obras de drenaje, aunquemuchas veces es suficiente con obras sencillas.

Las correcciones químicas son necesarias cuando los suelos tienen un elevadoPSI. En ese caso deben preceder al lavado de las sales.

Para la elaboración del proyecto hay que realizar una serie de trabajos de tomade datos, análisis, cálculos, etc. que agrupamos en la forma siguiente:

Trabajos de campo y toma de datos. Trabajos de laboratorio. Trabajos de gabinete.

4.1 TRABAJOS DE CAMPO Y TOMA DE DATOS:

Los trabajos de campo tiene por objeto reunir los datos necesarios paraproyetar las medidas de recuperación. De hecho en la fase de delimitación del

área afectada ya se iniciaron estos trabajos.

No es posible enumerar todos los trabajos a realizar, que en cada casodependerán de los problemas particulasres que se presenten. En general, lostrabajos se pueden agrupar en las siguientes materias:

Topografía. Hidrología. Pedología. Climatología. Agronomía.



4.1.1 TOPOGRAFIA:

Parta el proyecto de detalle se recomienda la escala 1:2500.

El trabajo típico de topografía para un proyecto de drenaje es el levantamiento

de la red de desagües, obteniendo sus perfiles longitudinales y transversales.Estos perfiles son necesarios para el caso de que sea preciso profundizar losdesagües, que es obra muy frecuente en las mejoras de drenajes.

Es importante relacionar los perfiles con la cota de salida al rio, mar, etc., parasaber la profundidad máxima que pueden tener los desagües, la necesidad ono del bombeo, etc.

Otro trabajo topográfico es el de dar cota a los pozos de observación ypiezómetros.

Ejemplo de red de desagües pluviales



4.1.2 HIDROLOGIA:

Los trabajos de campo dentro de este grupo son:

Instalación de pozos de observación de la capa freática y piezometrica.

Medida de los niveles del rio, mar etc. En el caso de que no se dispongade datos, será preciso instalar una escala en el rio, lago, mar, etc. Estedato es necesario para determinar la profundidad de colectores ydrenes.

Cuando se trata de una zona de ya regada, se deben tomar datossiguientes: dosis, módulo de riego, frecuencia de riego y número dehoras diarias de riego. Todo ellos para cultivo, lo que será deaplicación para el cálculo del drenaje y lavado de sales.

4.1.3 PEDOLOGIA:

El trabajo clásico de pedología para un proyecto de drenaje es la ejecución desondeos con barrena. Se supone que se dispone de un estudio pedológico ylos sondeos se utilizaran para los estudios siguientes:

Identificación de los estratos, lo cual es de aplicación para los cálculosde drenaje y para decidir la profundidad de los drenes.

Medidas de permeabilidad. Estas se realizaran “in situ”. Toma de muestras para análisis de suelos. Como orientación, en cada

punto se pueden tomar muestras a las siguientes profundidades:0 – 30 cm30 – 60 cm60 – 90 cm90 – 120 cm

La densidad de los sondeos dependerá de la homogeneidad del suelo. Comoorientación, se puede indicar la cifra de uno cada 4 has, aunque habrá caos,como es frecuente en suelos aluviales, en que será preciso una mayordensidad, y otros en que ocurra lo contrario.



4.1.4 CLIMATOLOGIA:

Se deben recoger los datos siguientes, correspondientes a la mayor serie deaños posible:

Datos diarios de lluvia, para los cálculos de drenaje, lavado y balance desales. Medidas mensuales de temperatura para el cálculo de la ETP

(evapotranspiración), que a su vez intervendrá en el cálculo del lavadode sales.

Fuente: MAPA DE PELIGROS DE LA CIUDAD DE LAMBAYEQUE

Diciembre 2003 – INDECI



En este c uad ro s e pued e determ inar p recip itaci ón total d e cada año (1985-1998).

AÑO

PRECIPITACION

TOTAL ANUAL(MM)

1985 13.1

1986 25.6

1987 16

1988 9.8

1989 7.1

1990 8.8

1991 5.1

1992 45.1

1993 11.1

1994 14.2

1995 8.7

1996 9.7

1997 38.6

1998 279.4

La Estación Meteorológica Lambayeque registró durante las lluviasexcepcionales del año 1983 un volumen anual de 344.4 mm. Nueve vecesmayor que lo registrado en el periodo comprendido entre los años 1961 - 1981que fue de 34.94 mm. Durante el último fenómeno El Niño 1998 la ciudad de

Lambayeque al igual que toda la zona norte del país, se vio afectada por lapresencia de lluvias intensas, registrándose un volumen anual de 279.4mm.

4.1.5 AGRONOMIA:

En este apartado se incluye la toma de una serie de datos, que conducen a laelección de los cultivos a implantar después de la recuperación de los suelos.En función de estos cultivos se elaboraran los criterios de drenaje.



TRABAJOS DE LABORATORIO

Consisten en los análisis de las muestras de suelo y agua.

ANÁLISIS DE SUELOS

El análisis de suelos debe proporcionar los elementos suficientes para

identificar la naturaleza del problema de salinidad y una serie de datos

necesarios para los cálculos de drenaje, lavado de sales y correcciones

químicas.

En la fig. 1 se muestra un modelo de ficha de análisis de suelos en la que se

indican las determinaciones necesarias, que se relacionan a continuación

indicando su utilización posterior.

Fig. 1



Determinaciones físicas

1. Profundidad: Como ya se ha dicho, con carácter de orientación se

citan las profundidades siguientes:

0 – 30 cm

30 – 60 cm

60 – 90 cm

90 – 120 cm

Aunque en función de los estratos del suelo se pueden modificar esas

profundidades.

2. Densidad aparente: se utiliza para:

- Junto con la densidad real, calcular la profundidad total con la fórmula:

= 1001

- Transformar los porcentajes en volumen en porcentajes en peso.

- Calcular las dosis de mejoradores químicos con la fórmula:

=( ). . . ℎ .

100

3. Densidad real: junto con la densidad aparente, se utiliza para calcular la

profundidad total con la fórmula: = 1001

4. Humedad: los distintos valores se utilizan para construir las curvas de

retención de humedad, a partir de las cuales se obtiene la macro

porosidad, así como para distintos cálculos relacionados con el lavado

de sales.

5. Textura: la clasificación textual y los porcentajes de los distintos

componentes complementan el estudio estratigráfico realizado por

medio de los sondeos.



Determinaciones químicas

6. Cationes adsorbidos en el complejo de cambio: la cantidad de Ca++,

Mg++, K+ y Na+ absorbidos permiten calcular el PSI (porcentaje de sodio

absorbido), valor que sirve para calificar el suelo según su sodicidad y

para calcular la dosis de mejoradores químicos con la fórmula: =

(− ). . . .

.

7. Capacidad de intercambio de cationes (T ó CIC): se utiliza para el

cálculo de la dosis mejoradores químicos con la misma formula =

(− ). . . .

8. PSI: porcentaje de sodio absorbido.9. pH: se utiliza para clasificar los suelos sódicos.

10. Conductividad eléctrica a 25°C (mmhos/cm): esta característica

permite clasificar los suelos salinos o no, orienta acerca de los cultivos

viables y se emplea para los cálculos de lavado de sales.

ANALISIS DE AGUA

Se deben analizar las aguas siguientes:

Agua de riego: el análisis muestra el riego de salinización y sodificación

del suelo por la ampliación del agua de riego. La CE se utiliza para los

cálculos de lavado de sales.

Agua freática: cuando el nivel freático está próximo a la superficie, las

aportaciones capilares de las sales procedentes de la capa freática

intervienen en los cálculos de balance de sales.



4.3 TRABAJOS DE GABINETE

Comprenden la interpretación de los datos y análisis, los cálculos

necesarios para proyectar los lavados, mejoras químicas y obras de

drenaje, y todos los trabajos normales de reacción de proyectos.

Concretándonos a lo especifico de un proyecto de recuperación de

suelos, en su caso más complicado los cálculos y estudios deben seguir

la secuencia q se muestra en la siguiente figura y que se comenta a

continuación.



4.3.1. ELECCIÓN DE CULTIVOS

En función de una serie de factores agronómicos, económicos y

también teniendo en

cuenta sus exigencias dedrenaje y Salinidad, se

eligen los cultivos futuros,

lo que permite establecer

los criterios de drenaje

(Cap.1, ap.5) y definir la

CEe, es decir la salinidad

aceptable del suelo. Paraesto último se puede utilizar la tabla 14, Cap.3, con la condición de

que la disminución en las producciones debida a la salinidad no

supere el 10%.

(CAP.1, AP.5) CRITERIOS AGRONOMICOS DE DRENAJE

El objeto de una instalación de drenaje para un terreno donde se van

a cultivar, es mantener la capa freática a 60 cm. de profundidad. Sin

embargo en la práctica es imposible mantener estático el nivel

freático, que oscilara ascendiendo después de una lluvia o riego y

descendiendo cuando no haya aportaciones de agua. Esto obliga a

definir las necesidades de drenaje de los cultivos en términos

dinámicos, estableciendo unos criterios agronómicos que servirán de

base para el cálculo del drenaje.

Fundamentalmente existen dos criterios de drenaje:

Criterio de Época de Riego:

El criterio de drenaje para la época de riego establece que “N” días

después de aplicado el riego, la capa freática deberá haber

descendido hasta una profundidad “p”.



Criterio de Época de Lluvias:

Acostumbra a utilizarse el valor de N=5 veces por año.

Este criterio es muy discutible, sobre todo teóricamente. En particular,

el valor N=5 veces por año parece en principio inadecuado, pues se

está acostumbrado a la idea de tolerar una perdida de cosecha o

diminución fuerte cada 5, 8 o 10 años. Sin embargo a favor de estecriterio se puede decir que su aplicación conduce a buenos resultados

prácticos.

En la Clase A se incluyen los pastos y gran parte de la hortalizas,

en la Clase B la mayor parte de los cultivos extensivos y en la

Clase C los frutales.



(CAP. 3) TABLA 14



4.3.2. LAVADOS DE RECUPERACIÓN

El cálculo de los lavados de recuperación es en buena parte

independiente del resto del proyecto, salvo en lo que se refiere al

presupuesto, programa de obras e inversiones y estudio económico.

El objeto de los cálculos es establecer un programa de lavados y

cultivos durante la fase de recuperación. El proyecto debe indicar las

dosis y procedimientos de lavado, así como la época de aplicación.

4.3.3. LAVADOS DE MANTENIMIENTO

En la gran mayoría de los casos, los

lavados de mantenimiento se

aplican con el mismo riego,

añadiendo un exceso de agua (R)

que se infiltra y alcanza la capa

freática. Esta magnitud R, que debe

ser calculada mediante la ecuación

de equilibrio de sales (Cap.6 ap.5.1.1), interviene más adelante como

dato en el cálculo del drenaje subterráneo.

Esta fórmula llamada “ecuación de equilibrio de sales”, muestra la

relación entre los factores que afectan al lavado cuando se alcanza el

equilibrio. Se aplica generalmente con las dos finalidades siguientes.

a) Calcular las necesidades de lavado R que hay que añadir a las

necesidades de riego, para que la salinidad del suelo se estabilice

a un valor determinado Ccc.



b) Caso inverso. Cuando se conoce R, es decir cuando se sabe qué

porcentaje del agua aplicada percola, calcular Ccc a que se

estabilizara la salinidad del suelo.

4.3.4. CUANTIFICACION DEL SEEPAGE

No siempre existe un seepage que alimente el acuífero de la zona a

drenar. Cuando existe debe ser cuantificado, calculando su valor S en

la forma indicada en el Cap.7, ap.11, o, cuando se puede eliminar por

drenes de cintura, en la forma indicada en el cap.8, ap.5.

(Cap.7, ap.11) Seepage

Tal término indica las filtraciones de distinta procedencia (canales,

zonas altas de riego, etc.) que aparecen en zonas más bajas,

llegando en unos casos a alcanzar la superficie, con lo que dan lugar

a manantiales y en otros originando elevaciones freáticas. Los dos

casos más frecuentes de seepage son:

1. SEEPAGE PROCEDENTE DE ZONAS ALTAS: Se pueden

presentar dos casos generales.

1.1. Acuífero No Confinado:

Si el límite del área que interesa coincide con una curva de

nivel freático, el problema se soluciona mediante la

aplicación de la fórmula:

Si el límite del área no coincide con una curva de nivel

freático, en ese caso se utiliza el método desarrollado por

De Ridder Y Wits donde el caudal total será:



Ejemplo:

= 2.8 /

= 15

ℎ = 0.5

= 43

= ∗ ∗ ∗ = /

La superficie del área considerada es de 60 Has. Por tanto el caudal de 903

m3/d equivale a:

= .

= . /



1.2. Acuífero Semiconfinado

El riego en la zona alta tiene unas percolaciones que alimentan el acuífero, el

cual descarga en el río. Cuando en la zona baja la superficie piezométrica

alcanza la zona radicular, el seepage de la zona alta a la baja debe sereliminado por el sistema de drenaje. En este se caso se trata de un acuífero

semiconfinado.

2. SEEPAGE PROCEDENTE DE CANALES:

2.1 Seepage Hacia Una Capa Freática Poca Profunda

2.1 Seepage Hacia Una Capa Freática Profunda



(Cap.8, ap.5) Drenes Subterráneos de Cintura

Se entiende por tales aquellos que tienen por objeto recoger unas

filtraciones muy localizadas como, por ejemplo, las pérdidas de canales

de riego o el seepage procedente de un rio, laguna, etc.

o Muestra de un dren cuyo objeto es eliminar las filtraciones

procedentes de un rio.

4.3.5. ESTUDIO DE LAS FRECUENCIAS DE LAS LLUVIAS

Al llegar a esta altura de los cálculos, para poder continuar es preciso

haber definido las lluvias críticas, lo que se hace por medio de un

estudio de frecuencias. Se definen las dos lluvias críticas siguientes:

a). Para el drenaje subterráneo generalmente se toma la que es

igualada o superada 5 veces por año. Su cuantía se representa

por R.

b). Para la escorrentía, que para proyectos de drenaje agrícola

suele ser la de periodo de retorno de T=10 años. Su cuantía se

representa por P.



4.3.6. CALCULO DEL DRENAJE SUBTERRANEO

Estos cálculos, junto con los de lavados, constituyen lo más

característico de los proyectos de drenaje y recuperación de suelos

salinos. En los cálculos intervienen los cuatro tipos de factoressiguientes:

1) Propiedades hidrológicas del suelo (permeabilidad, macro

porosidad y espesor de los estratos).

2) Factores de carga del acuífero (agua de lavado R, agua de

lluvia

R y seepage S).

3) Criterios de drenaje, es decir, las condiciones que se imponen

a la capa freática.

4) Factores topográficos (mínima cota de descarga por gravedad,

etc.).



Los cálculos se desarrollan en las dos fases siguientes:

1° Cálculos hidrológicos, cuyo objeto es determinar la profundidad

y espaciamiento de los drenes. Para ello se emplean las fórmulas de

drenaje correspondientes a régimen variable (Cap.8, ap.3.2.), o, en elcaso de que haya seepage, por el procedimiento descrito en el Cap.8,

ap.4.

En cualquier caso los cálculos se hacen dos veces, una para el

criterio de época de riego y otra para el de lluvia, y se elige el más

exigente.

2° Cálculos hidráulicos, mediante los cuales se determina lapendiente de los drenes y se calcula su diámetro (Cap.11, ap.2.2.4).

4.3.7. CALCULO DEL CAUDAL BASE Y LA ESCORRENTIA

El caudal se calcula en función de las pérdidas superficiales de riego y del

drenaje subterráneo.

CAUDAL BASE

El caudal base tiene unos componentes distintos según se trate de la época de

riego o de la de lluvias. Para el proyecto de los desagües es preciso calcular el

caudal en ambos casos y recoger el mayor de los dos valores

Caudal base de la época de riego: 56,0 l/seg

Caudal base de la época de lluvia: 44,0 l/seg.

Como caudal base definitivo se toma el de 56,0 l/seg que es el mayor de los

dos



EPOCA DE RIEGO

El caudal base en la época de riego consta de dos sumandos: Las

pérdidas superficiales de riego y el agua de drenaje subterráneo PERDIDAS SUPERFICIALES DE RIEGO

La aplicación de aguas de riego provoca inevitablemente la aparición de

pérdidas superficiales, salvo en el riego por aspersión de terrenos muy

permeables o en el caso de algunos sistemas de riego muy sostificados ,

como goteo o riesgo subterráneo. La fracción de agua aplicada q se

pierde superficialmente depende de muchos factores (suelo, sistema de

riego, etc.). Con carácter indicativo se indican algunas cifras en la tabla 1Tabla 1

Suelo Perdidas superficiales de riego

(%)

Arenoso

Limoso

Arcilloso

5

10

25

Dado lo general de estas cifras en cada caso debe determinarse el porcentaje

de pérdidas, preferiblemente por observación de lo que ocurre en la zona o en

otras zonas similares.

El componente superficial del caudal base se determina en función del

porcentaje de perdidas, de la superficie a desaguar y de las siguientes

característica del sistema de riego:

Dosis de riego

Módulo de riego

Frecuencia de riego

Horas diarias de riego.

La escorrentía se puede calcular por el método racional



METODO RACIONAL

La distribución del agua de lluvia ha sido descrita por Francisco de Borja Marti

Valbona (Nociones teóricas sobre hidrogramas ) literalmente de la forma

siguiente:

La figura 1 representa el yetograma (variación de la intensidad de lluvia con el

tiempo) de una lluvia uniforme durante un tiempo “t”. El volumen total de agua

es proporcional al área del rectángulo. La distribución del agua caída está

representada también en la figura y es como sigue

a) Una parte de lluvia A, en general pequeña, cae sobre la superficie de

aguas tales como ríos , lagos, etc. Es ligeramente creciente debajo al

aumento de superficie de agua de agua con la avenida se produce:

b) ED es la escorrentía superficial que no se infiltra en ningún momento yllega al río o barranco caminando sobre la superficie del terreno. Esta

escorrentía comienza después de transcurrido un cierto tiempo desde el

comienzo de la lluvia y es necesario que la intensidad de la misma

sobrepase un cierto valor “i”, determinando por la capacidad de

infiltración de la cuenca. La escorrentía superficial no recibe tal nombre

hasta que no ha llegado al río. Mientras circula por la superficie en forma

de lámina más o menos delgada y extensa s llama detención.



c) EH es la llamada escorrentía hipodérmica. Está formada por la parte

lluvia q inicialmente se infiltra, pero circula muy superficialmente por el

subsuelo y vuelve a la superficie en alguna depresión o talud antes de

llegar al río

d) ES la escorrentía de origen subterráneo. El agua que se infiltra y alcanza

el manto freático descarga en el río, circulando a través de los acuíferos.

A diferencia de la escorrentía superficial, que circula rápidamente la

velocidad del agua subterránea suele ser de unos pocos metros por día

e) HS es la fracción de lluvia que se infiltra y es retenida por el suelo,

incrementando su contenido de humedad. Posteriormente se evapora o

es consumida por la vegetación , pero sin llegar nunca al rio

f) D es lo q se llama almacenamiento superficial , parte de agua que queda

almacenada superficialmente en charcos y finalmente se evapora .

g) INT es la intercepción o parte de llivia que queda retenida por los

órganos aéreos de las plantas sin llegar al suelo. Posteriormente es

absorbida por la mismas plantas o se evapora y vuelve a la atmosfera .

Asi pues, del agua total caída sólo una parte (la rayada en la figura) llega al

rio, recibiendo en ese instante el nombre de escorrentía ; el resto, directa oindirectamente, vuelve a la atmosfera.

Al principio , la casi totalidad de las precipitaciones es absorbida por la

intercepción , almacenamiento superficial y la humedad del suelo. A medida

que transcurre el tiempo, la capacidad de almacenamiento del follaje y

depresiones del terreno se va saturando y la cantidad de lluvia disipada por

estos conceptos termina por hacer más o menos constante e igual a la

evaporación. Análogamente la fracción HS corresponde a la humedad delsuelo se hace constante e igual a la evapotranspiración”.

La escorrentía total, es decir, el agua a extraer de los terrenos agrícolas es :

ES EH ED



4.3.8. CALCULO DE LOS DESAGUES, COLECTORES Y EMISARIOS

Conocidos los caudales a evacuar (caudal base y escorrentía ) y con los

levantamientos topográficos necesarios, se calculan las secciones de los

distintos cauces del sistema de drenaje superficial

CALCULO DE LA SECCION DE LOS DESAGUES

Los desagües deben evacuar dos caudales diferentes el caudal base en

condiciones normales y excepcionalmente la escorrentía. Para cada

caudal las exigencias son distintas:

para el caudal base, la lámina de agua no debe sobrepasar losdrenes subterráneos cuando lo hay,

para la escorrentía se acepta que temporalmente los drenes

queden bajo el agua y en ese caso toda la sección del desagüe

colobora en la evacuación

Una vez determinados los caudales a eliminar y conocida la profundidad

de los drenes se realizan los cálculos hidráulicos cuyos fundamentos y

fórmulas que son los mismos en los dos casos se estudian acontinuación :

FORMULA DE MANNING

Entre el caudal a eliminar (Q) y la sección (S) del desagüe existe la

siguiente relación

Q=US

En la que U es la velocidad media del agua. Esta velocidad se puede

calcular por:

21

32

.1

S Rn

U

Dónde:

U= se obtiene en m/seg

n= coeficiente de rugosidad

R= radio hidráulico

S= pendiente



El radio hidráulico es la relación entre la sección y el perímetro mojado.

Los valores de “n” y “1/n” se muestran en la tabla 3

A los cauces se los exige que para el caudal base, la lámina de agua se

encuentre por debajo de la boca de los drenes, incluyendo un resguardo de

seguridad.

Para la escorrentía, a (a la que corresponde generalmente un periodo de

retorno de 10 años) se puede permitir que los drenes queden temporalmente

bajo el agua.

En ese caso la sección colabora a evacuar el caudal

4.3.9 MEJORAS QUIMICAS

El cálculo de mejoras químicas se realiza con independencia del resto del

proyecto. Cuando las mejoras son necesarias (para disminuir el PSI de los

suelos), en el proyecto se indicará el mejorador adecuado y el procedimiento

de aplicación, se calculará la dosis y se establecerá el programa detratamientos



Los mejoradores químicos se pueden clasificar de la forma siguiente:

Sales solubles de calcio : Yeso, cloruro cálcico

Acidos o formadores de ácidos: Azufre, Polisulfuro de calcio, Ácido sulfúrico,

Sulfatos de hierro y aluminio

Residuos Industriales : Espuma de azucarería, cales residuales del acetileno

4.3.10. PRESUPUESTO, PROGRAMA DE OBRAS E INVERSIONES

Cuando se trata de obras cuya ejecución se ha de contratar con una empresa

constructora, normalmente no es conveniente incluir, en el presupuesto el costo

de las mejoras químicas, asi como el de los lavados y otros gastos

correspondientes a la fase de recuperación . En cambio, a efectos del estudio

económico si deben ser tenidas en cuenta esas partidas. De ahí la necesidad

de elaborar un programa de inversiones que incluya las debidas a las obras y a

las demás mejoras.

4.3.11. ESTUDIO ECONOMICO

La recuperación de suelos salinos se caracteriza porque exige unas fuertes

inversiones iniciales mientras que los beneficios pueden retrasarse varios años,

lo que , entre otras razones, aconseja realizar el estudio de la rentabilidad de

la transformación. Como índice de rentabilidad se recomienda la “tasa interna

de retorno”

TASA INTERNA DE RETORNO (TIR)

La tasa interna de retorno en un índice muy adecuado para valorar la

rentabilidad de las transformaciones agrícolas. Es el índice utilizado por

el Banco Mundial y la mayoría de los organismo financieros

internacionales.



La Tir se define como la tasa de actualización que hace que los valores

actualizados de la serie de incrementos de coste y de beneficios sean

iguales. Representa por tanto el interés que se obtiene de todos los

capitales invertidos . Matemáticamente se define de la forma siguente

TIR= i, siendo “i” el valor que cumple la relación :

nt

t

t

t t

i

C B

1

0)1(

Donde t t C y B son los valores correspondientes al año “t” de las series de

incrementos de beneficios y costes respectivamente

El desarrollo de la fórmula es un polinomio de grado “n”. Para su

solución hay que recurrir al procedimiento de tanteos sucesivos, dando

diferentes valores a “i” hasta q se cumple la igualdad . En la práctica no

se debe calcular más de un decimal; la imprecisión de algunos de los

datos utilizados en los cálculos de los costes y beneficios hace q el

afinar demasiado es el cálculo de la TIR sea un trabajo inútil, que

produce cifras sin significado. Es admisible incluso limitar la TIR entre

dos valores enteros de “i” consecutivos en las tablas e interpolar entre

ellos.

El valor obtenido de la TIR permite comparar el proyecto analizado con

las demás alternativas que se la presentan al capital, por tanto, no existe

un valor absoluto de esa tasa que establezca el límite entre lo que es

rentable o no. En cada momento se considerá rentable una inversión si

su TIR es superior a lo que se obtendría de las otra posibilidades de

inversión

No obstante lo dicho y como orientación digamos que el Banco mundial

empieza a considerar rentables la inversiones cuya TIR supera al 12%

Como se deduce de la formula dado para el cálculo se puede emplear

los valorest t

C B es decir, el flujo de fondos definido en 8, en lugar de

actualizar por separado laa series de costos y beneficios



5. EL DRENJE SUBTERRANEO EN LOS PROYECTOS DE

TRANSFORMACION EN REGADIO

Cuando se ésta estudiando el proyecto de transformación en regadío de una

zona que presenta áreas salinazadas, puede plantearse la duda de si esnecesario o no un drenaje subterráneo. Hay casos extremos muy claros; por

ejemplo, en terrenos deltáticos a solo algunos centímetros sobre nivel del mar

hay q prever las obras de eliminación del agua freática. Pero existen otros

muchos casos en q la situación no está tan clara.

El análisis de la situación actual de esas áreas no es suficiente para predecir lo

q ocurrirá cuando la zona se tranforme en regadío . Como ya hemos dicho

tanto las aportaciones futuras de agua como los caudales evacuados serán

muy distintos de los actuales. Teóricamente es posible predicir el futuro

comportamiento del nivel freático por medio del estudio del balance de agua

explicado .Asimismo, sobre el papel se pueden realizar los sofisticados cálculos

de lavado de sales y prever la evolución de la salinidad después del riego. En

la práctica, sin embargo, estos estudios son muy costosos y requieren mucho

tiempo. Piensese, por ejemplo, que para conocer el posible seepage que

procedente de las zonas altas a regar incidirá sobre las zonas bajas, se

necesita un estudio estratigráfico detallado, por medio de sondeos hasta

profundidades de decenas de metros, completado con medidas de la

transmisibilidad de los estratos, estudios sobre las filtraciones en las zonas

altas y una larga serie de trabajos cuya ejecución posiblemente costaría más q

las propias obras de drenaje q se quieren prever.

Por tanto, en la práctica, hay casos en que no se puede prever a priori la

necesidad o no del drenaje subterráneo.

En nuestra opinión, la forma correcta de actuar ante este problema en zonas

dudosas es la siguiente: se eliminan en principio del proyecto las áreas

salinizadas de permeabilidad nula o muy baja. Como límite puede adoptarse el

de K=0.05 m/día. En esas zonas no se puede garantizar la recuperación de los

suelos , por lo que sería muy arriesgado realizar unas obras de riego que

posiblemente deberían abandonarse más tarde. En algunos puntos



representativos se instalan parcelas experimentales con objeto de conocer si

en la práctica los suelos se recuperan.

Cuando se disponga de resultados fiables, se incluyen o no en la zona

regable. En el resto de la zona, de permeabilidad mayor que 0.05 m/dia, sepuede prever razonablemente que por medio de lavados y, en su caso, mejoras

químicas, los suelos se desalinizarán. En esta zona se debe instalar un sistema

de desagües superficiales que favorezcan la eliminación del agua freática. En

principio recomendamos que se cumplan las dos condiciones siguientes.

-Profundidad mínima de los desagües: 2,00m

-Espaciamiento máximo entre desagües: 500-600m

Lo anterior se refiere a los desagües que actúen como colectores, y no a los

azarbes

Con una red de desagües que cumpla las citadas condiciones, se comienza el

riego de las tierras incluyendo en las dosis las necesidades de lavado y se

observa la evolución de la capa freática y de la salinidad del suelo, para lo cual

se deben instalar pozos de observación de la capa freática y realizar

periódicamente análisis del suelo. Si el drenaje superficial así construido se

muestra suficiente, el problema está resuelto sin necesidad de mayores gastos.

Si ocurre lo contrario, hay que recurrir a medidas más drásticas, como la de

instalar un drenaje subterráneo. La razón de situar los desagües a 500-600m y

a 2m de profundidad consiste en permitir la rápida instalación del drenaje

subterráneo cuando esta medida se revele imprescindible. Recuerdese que las

profundidades frecuentes de los drenes son del orden de 1.40-1.80m y que sus

longitudes suelen ser del orden de 200-300m

BIBLIOGRAFIA

Libro Drenaje Agricola Y Recuperacion De Suelos - Fernando PizarroCabello.

5 - Sistematica de Un Proyecto de Drenaje

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