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Catálogo de Prácticas de Conservación de Suelo y Agua

Taller para el desarrollo de capacidades orientadas a la conservación y aprovechamiento de los activos

productivos primarios (Suelo, Agua y Vegetación)

2005

Contenido

� Tinas Ciegas � Zanjas trinchera � Manejo de escurrimientos superficiales � Surcado al contorno � Contreo � Cortinas Rompeviento � Zanjas derivadoras � Control de cárcavas y represas de control de azolves � Terrazas

Tinas Ciegas 1

Tinas ciegas

Definición Las tinas ciegas tienen como objetivo principal la recarga de mantos acuíferos para mantener la humedad en el suelo y fomentar el desarrollo de la vegetación nativa, reducir la velocidad del escurrimiento superficial, así como utilizar las líneas de tinas como brechas cortafuego. Son zanjas rectangulares de 2 m de longitud, 0.5 m de base y 0.5 m de profundidad, y un volumen de captación de agua de 0.5 m3 por tina, construidos siguiendo las curvas de nivel, que captan la escorrentía y conservan la humedad para los árboles o las plantaciones forestales. Las tinas pueden construirse en forma continua a través de toda la ladera, sobre distancias mas cortas, o para plantas individuales... Para conocer la distribución de las tinas en el terreno y la separación entre líneas de tinas, es necesario conocer el volumen de escurrimiento que se generan en la zona. Para estimar el escurrimiento medio pueden utilizarse el método del Servicio de Conservación de Suelos (SCS), que considera las características de uso del suelo, la condición de humedad antecedente, el tipo de suelo y la lluvia máxima en 24 horas en un período de registro determinado

Objetivos • Favorecer la absorción y almacenamiento de agua

en el suelo para el uso de las plantas o de los cultivos forestales.

• Prevenir las avenidas torrenciales o movimientos masivos de suelo.

• Controlar erosión en laderas con cobertura vegetal deteriorada que requieren repoblación.

Localización y requisitos para su empleo En regiones áridas o semiáridas donde la cantidad de la precipitación no son muy altas. En los suelos con alta permeabilidad relativa (se examinan las tasas de infiltración del suelo y, se comparan con los registros de la precipitación, utilizando un período de retorno de 10 años y la lluvia máxima en 24 horas. En las laderas sin vegetación de una cuenca hidrográfica donde se proyecta hacer una reforestación. Para el desarrollo de huertos en terrenos de ladera. Especificaciones para el diseño Relacionando las características de uso del suelo, y el tipo de suelo se obtienen los valores de curva numéricas (CN) los cuales son indicadores de la

Tinas Ciegas 2

proporción de escorrentía. Estos valores se ajustan en función de la condición de humedad antecedente. Con los valores de la curva numérica ajustada a la condición de humedad antecedente, se calcula el potencial máximo de retención (S) Conociendo los valores del potencial máximo de retención y lluvia máxima en 24 horas se calcula el escurrimiento medio (Q). Con los valores obtenidos se realiza una ponderación del escurrimiento medio. Como se empleó lluvia máxima en 24 horas para la estimación de este escurrimiento medio se espera que por lo menos trabajen a su capacidad total la mitad de las veces se selecciona para su diseño la captación del 50% del escurrimiento, es decir, se calcula el escurrimiento a captar Considerando que las dimensiones de la tinas que han dado mejores resultados son: largo: 2.00 m; ancho: 0.50 m, profundidad: 0.50 m y espaciamiento entre tinas de la misma línea de 2.00 m. Se calcula el área tributaria de escurrimiento para que trabajen al máximo. Ejemplo de cálculo: Considere la siguiente información para el diseño de tinas ciegas en el Pueblo de Santo Tomás Ajusco: • Lluvia máxima en 24 horas = 68.5 mm; • 290 ha de bosque con poca cobertura (Condición

hidrológica mala); • 271 ha de pastizales muy pastoreados (condición

hidrológica regular). • Lluvia en los cinco días previos = 42.5 mm. Relacionando estas características se obtienen los valores de las curvas numéricas (CN) y se ajustan en función de la condición de humedad antecedente: Zona CN CHA CNA 1 66 III 82.6 2 69 III 84.4 Con los valores ajustados de la curva numérica, se calcula el potencial máximo de retención (S)

25425400−=CNA

S

Donde: S es el potencial máximo de retención, CNA es la Curva numérica ajustada y 25400 y 254 son constantes. S1 = 53.5 S2 = 46.95 mm Conociendo los valores del potencial máximo de retención y de la lluvia máxima en 24 horas, se calcula el escurrimiento medio (Q) de la ecuación:

( )SP

SPQ

8.0

2.0 2

+−=

Donde: Q es el escurrimiento medio en mm y P es la lluvia máxima en 24 horas. Q1= 30.01 mm Q = 30.94 Con estos valores se pondera el escurrimiento medio, tal como se muestra en el cuadro siguiente: Zona Area

(ha) S

(mm) PP

(mm) Q

(mm) AQ

(mm) Q

(mm) 1 290 53.5 68.5 30.01 8,702.9 30.46 2 271 46.95 68.5 30.94 8,384.74 561 17,087.64

Q(mm) = (17,087/561) = 30.46 Como se empleó lluvia máxima en 24 hr para estimar escurrimiento medio, se espera que trabajen a su capacidad total la mitad de las veces para su diseño se seleccionó la captación del 50% del escurrimiento: Escurrimiento a captar: Q/2 = (30.46/2) = 15.23 Para esta zona, por la profundidad del suelo, la presencia de árboles y otros obstáculos, las tinas que han probado su efectividad tienen 2 m de largo, ancho 0.5 m, 0.5 m de profundidad y 2 m entre tinas de la misma línea

Tinas Ciegas 3

Con estas dimensiones y la capacidad por cada tina (0.5 m), se puede calcular el área tributaria de escurrimiento para que trabajen al máximo. Volumen = Lámina de escurrimiento x área. Área =Volumen/ Lámina de escurrimiento Área tributaria = 31.98 m El ancho de la faja que cubre cada tina es de 2 m, el espaciamiento entre dos tinas que se encuentran en la misma dirección dt =Área tributaria /2.00 m dt = 31.98/2 = 15.99 m Por su colocación en el terreno (Ver croquis), la distancia entre líneas de tinas (dl) será igual a dt/2 dl =15.99/2 = 7.99.m Para fines prácticos y económicos, se adopta una distancia final entre línea de tinas de 8.0 m.

0.5

2.00

0.5

0.5

4 m 4 m

2 m

8 mBordo

Zanja

Bordo

0.5

Distancia de acuerdo con elvolumen medio

Zanja trinchera 1

Zanja trinchera

La zanja trinchera es una variante del sistema zanja y bordo que consiste en la apertura de zanjas y bordos de manera discontinua siguiendo las curvas de nivel. Objetivo Acondicionar el terreno para el establecimiento de plantaciones y/o favorecer el proceso de infiltración. Diseño • Se calcula la pendiente media del terreno. • Se calcula el espaciamiento horizontal entre

bordos. • Se obtiene la lluvia máxima en 24 horas para un

periodo de retorno de 5 años. • Se obtiene el valor del coeficiente de

escurrimiento. • Se calcula la capacidad de almacenamiento del

bordo. • Dimensiones de la zanja y bordo. Construcción Las zanjas y bordos de tierra se construyen en sentido perpendicular a la pendiente. El sistema se adapta a terrenos con pendientes de 5 a 40 % y su construcción puede ser a base de mano de obra, con maquinaria o la combinación de ambas. • Se trazan curvas de nivel a equidistancias de ½

del espaciamiento calculado. • Las zanjas se construyen de manera discontinua

sobre una curva a nivel, procurando que la

proyección de tramo de zanja coincida con un tramo ciego de la siguiente curva.

Cada zanja debe tener una longitud de 2.5 m con separación variable de 0.5 a 2.5 m. La profundidad y la plantilla son variables. Pendiente media del terreno (s) Generalmente la pendiente se expresa como la relación porcentual entre las componentes vertical y horizontal y se simboliza matemáticamente por la letra “s”. s = (h/b)*100 = (tan Q)*100

Figura 1. Concepto de pendiente.

La pendiente puede medirse en campo con nivel de caballete, nivel de manguera, nivel de mano, plancheta, nivel montado o tránsito; de igual forma puede ser determinada en gabinete sobre planos de curvas de nivel o fotografías aéreas. Espaciamiento horizontal entre bordos (IH) Para calcular el intervalo vertical (IV) puede emplearse la fórmula que considera la pendiente y la precipitación anual. IV = [2+(s/3ó4)](0.305) donde : IV = Intervalo vertical (m). s = Pendiente media del terreno (%). 3 = Factor para áreas con precipitación anual

<1200 mm. 4 = Factor para áreas con precipitación anual

>1200 mm. 0.305 = Factor de conversión de unidades.

Zanja trinchera 2

El intervalo horizontal se calcula con: IH = (IV/s )*100 Donde: IH es el intervalo horizontal (m); IV es el intervalo vertical (m).y s es la pendiente del terreno (%). Lluvia máxima en 24 horas para un periodo de retorno de 5 años. Se obtiene de la interpolación, previa ubicación del área de estudio en el plano 1 del apéndice III del Manual de Conservación de Suelos. Coeficiente de escurrimiento (C). Para obtener el valor del coeficiente de escurrimiento se entra al Cuadro 1.

Cuadro 1. Valores del coeficiente de escurrimiento (C).

Topografía Textura del suelo Vegetación Gruesa Media Fina Bosque Plano (0-5 % pendiente) 0.10 0.30 0.40 Ondulado (5-10 % pendiente) 0.25 0.35 0.50 escarpado (10-40 % pendiente) 0.32 0.52 0.62 Pastizal Plano (0-5 % pendiente) 0.10 0.30 0.40 Ondulado (5-10 % pendiente) 0.16 0.36 0.55 Escarpado (10-40 % pendiente) 0.23 0.43 0.63 Terreno cultivado o denudado Plano (0-5 % pendiente) 0.35 0.55 0.65 Ondulado (5-10 % pendiente) 0.45 0.65 0.75 escarpado (10-40 % pendiente) 0.57 0.77 0.87

Capacidad de almacenamiento del bordo. Para calcular la capacidad en litros por metro lineal se utiliza la siguiente fórmula: A = E * C * L * 10 Donde: A es la capacidad de almacenamiento (l/m); E es el espaciamiento entre bordos (m); C es el coeficiente de escurrimiento; L es la lluvia máxima en 24 h (cm) y 10 es un factor de ajuste de unidades. Dimensiones de la zanja y bordo Se entra al Cuadro 2, con el dato de pendiente (s) y capacidad de almacenamiento (A).

Cuadro 2. Dimensiones y capacidad de almacenamiento de los sistemas de zanja y bordo.

S (%)

H (cm)

B (cm)

Hc (cm)

p (cm)

A (l/m lineal)

80 36 60 1,413 40 80 40 60 1,428 100 44 60 1,443 90 45 60 1,789 5 45 100 50 60 1,805 110 47 70 1,822 100 56 60 2,208 50 110 52 70 2,227 120 57 70 2,245 80 36 60 765 40 80 40 60 780 100 44 60 795 90 45 60 969 10 45 100 43 70 985 110 47 70 1,002 100 56 60 1,196 50 110 52 70 1,214 120 57 70 1,232 90 45 60 695 40 100 43 70 712 110 47 70 728 100 56 60 858 15 45 110 52 70 877 120 57 70 895 110 58 60 1,039 50 120 63 70 1,059 130 68 70 1,079 90 45 60 559 45 100 50 60 575 110 47 70 592 100 56 60 690 20 50 110 52 70 708 120 57 70 726 110 58 70 834 55 120 63 70 855 130 68 70 875 100 56 60 521 50 110 52 70 539 120 57 70 557 110 58 70 630 30 55 120 63 70 650 130 68 70 671 60 120 69 70 750 130 65 80 772 100 56 70 436 50 110 52 70 455 120 57 70 473 110 58 70 528 40 55 120 63 70 548 130 68 70 568 60 120 69 70 628 130 65 80 650

Volumen de corte/relleno por metro lineal V = Hc * P * 1 donde: V es el volumen (m3); Hc representa la profundidad de corte (m); P es la plantilla (m); y l es la longitud unitaria (1 m). Aplicación: Este sistema es una práctica mecánica para acondicionar el terreno, previo al establecimiento de plantaciones forestales o frutales, para asegurar la supervivencia de las plantas y conservar el suelo.

Surcado al contorno 1

Surcado al contorno

El surcado al contorno son operaciones de labranza, siembra y otras operaciones de campo realizadas al contorno de la pendiente del terreno Objetivos Reducir la erosión laminar y en canalillos Reducir el transporte de sedimentos y otros contaminantes del agua Reducir la velocidad del escurrimiento superficial Promover la infiltración de agua en el suelo, y aumentar la humedad disponible para el crecimiento de las plantas Reducir los riesgos de formación de cárcavas y canalillos en terrenos con pendiente Condiciones donde se aplica la practica Esta práctica se puede aplicar en los terrenos de ladera donde crecen los cultivos. El surcado al contorno es más efectivo en pendientes entre 2 y 10%. Puede ser menos efectiva si la pendiente excede el 10% En caso de

que la pendiente del terreno sea mayor del 10% se recomienda combinar el surcado al contorno con otra practicas mecánicas como las terrazas de formación sucesiva o el establecimiento de barreras vivas. No es recomendable para zonas con altas precipitaciones o donde los terrenos son muy arcillosos o descansan sobre un estrato impermeable, ya que en estas condiciones los excesos de agua pueden perjudicar el desarrollo de los cultivos. Cuando prevalecen estas condiciones es necesario modificar el trazo de los surcos, para darles un desnivel del 3 al 8 al millar y desalojar los excesos de agua hacia cauces previamente estabilizados. Criterios generales aplicables a todas las condiciones. Gradiente mínimo del surco El gradiente en el surco para suelos con tasas de infiltración bajas y muy bajas; o para cultivos sensibles a condiciones de acumulación de agua por periodos menores de 40 horas, deben diseñarse con pendiente no menor del 0.2%.


Gradiente máximo del surco Para alcanzar la máxima eficiencia en el control de la erosión el surco debe trazarse lo más cercano a la curva de nivel. El grado máximo de pendiente en el surco no debe exceder el 2% o un medio del porciento de pendiente utilizada para los cálculos de erosión. Pendientes en el surco mayores del 3% solo pueden permitirse en longitudes no mayores de 50 m cercanas a un cauce empastado bordo o salida estable. Las cabeceras y finales de los surcos que exceden los rangos de pendiente mencionados pueden tener manejo de la cobertura o el establecimiento de bordos permanente. Cuando el surco alcanza el gradiente máximo de diseño, debe establecerse una nueva línea guía pendiente abajo del último surco al contorno u usarla como referencia para el siguiente patrón de contorno. Las operaciones de labranza y de cultivo deben hacerse utilizando el contorno establecido. Longitud critica de pendiente El trazo del surcado al contorno no debe hacerse en una pendiente mayor a la longitud crítica de la pendiente, a menos que se combine con otras prácticas (e.g., terrazas, derivaciones, etc.) que reduzcan la longitud de la pendiente por debajo de la longitud crítica o reduzca las velocidades del flujo superficial. El aumento de la cobertura superficial y la rugosidad pueden cambiar las condiciones de cobertura vegetal y disminuir las velocidades de flujo superficial. El aumento de rugosidad no es suficiente para reducir la longitud crítica de la pendiente. El cálculo de la longitud crítica puede determinarse utilizando la tecnología aprobada de la predicción de la erosión. Salidas estables Los escurrimientos del surcado al contorno debe liberarse a salidas estables como: cauces empastados, bordos perimetrales, cuencas de control de agua y sedimentos, o salidas subterráneas para terrazas o derivadores.

Consideraciones Previo al diseño y trazo, debe considerarse el retiro de obstáculo o cambios en los linderos o forma de los terrenos, donde sea factible, para mejorar la eficacia de la práctica y la facilidad de realizar operaciones de cultivo. Si usa manejo de residuo, labranza en camellones o al contorno, evite cruzar excesivamente los surcos en las áreas de la corrección. La altura del surco varía a través del año por efecto de la labranza, operaciones de cosecha, siembra, labranza secundaria e intemperismo. El uso de altura variable en el tamaño del surco puede ser necesario en algunas áreas. El ancho de las áreas de corrección y la distancia entre líneas guías, deben ajustarse según el ancho de los equipos. Se deben utilizar cauces empastados, remansos para el control de agua y sedimentos, salidas subterráneas, u otras prácticas convenientes para proteger áreas existentes o potenciales de erosión por flujo concentrado. Hay varios factores que afectan la eficacia del surcado al contorno para reducir la erosión del suelo. Estos factores incluyen: la altura del surco, la pendiente del surcado, la pendiente del terreno el grupo hidrológico del suelo, la cubierta y la rugosidad, y la longitud crítica de la pendiente. La cobertura, la rugosidad y la altura del bordo y la aspereza, pueden ser influenciadas por el manejo y proporcionar más o menos ventaja dependiendo de diseño. El surcado al contorno puede necesitar la combinación con otras prácticas de conservación para alcanzar las metas de conservación en el del sistema de manejo de la conservación. Operación y mantenimiento Realizar todas las operaciones la labranza y cultivo paralelas a las líneas guías, terrazas, derivaciones o franjas al contorno, donde se utilicen estas prácticas, garantiza mantener la pendiente en los surcos. Donde existan terrazas, derivaciones, o franjas al contorno, mantenga marcadores del contorno que puedan ser seguidos durante el establecimiento de cada cultivo. Los marcadores pueden ser linderos del terreno, líneas sin laborear cerca de la línea guía original del contorno, o de otro marcador fácilmente identificable, continuo y duradero. Todas las


operaciones de la labranza y siembra deben ser paralelas al marcador establecido. Si se pierde un marcador, reestablezca una línea guía del contorno antes de la preparación del terreno para el cultivo siguiente. Las operaciones de campo pueden iniciarse en las líneas guía y proceder arriba o debajo de la pendiente en un patrón paralelo hasta que se completen los patrones. Donde las operaciones empiezan a converger entre dos líneas guías no paralelas al contorno, establezca un área de corrección que esté permanentemente con pasto. Donde la curvatura de la línea al contorno llega a ser demasiado aguda para mantener la maquinaria alineada con los surcos durante operaciones de campo, establezca nuevamente la corrección de los cornejales, tratando de mantener esta área cubierta con pasto Localización y trazado de las curvas a nivel o líneas guías Para la ejecución de esta práctica, es conveniente señalar sobre el terreno las líneas a nivel (de cota o elevación previamente determinada), que sirvan de guía al establecer el surcado. Para hacer este trabajo en el campo deben considerarse las características topográficas del terreno, ya que si la topografía es de pendiente uniforme, bastará una sola línea guía y cuando ésta sea irregular, será necesario trazar más de dos líneas guías. Los procedimientos a seguir se describen a continuación: Localización y trazo de la línea guía en terrenos de pendiente uniforme. • En el área de trabajo se localiza la línea de

pendiente máxima y se marca con una estaca el punto medio de esa pendiente.

• A partir del punto señalado con la estaca inicial, se procede a marcar la línea guía o curva de nivel, por medio de estacas separadas de 15 a 20 m. El trazado se hace con cualquier instrumento de nivelación (nivel montado, de mano, caballete, etc.).

Con los puntos previamente localizados, se procede al trazado del surco o línea guía con los implementos agrícolas adecuados (de tracción mecánica o animal). Posteriormente, se trazan los surcos paralelos a la línea guía, hacia arriba y hacia abajo, hasta cubrir todo el terreno, circunstancia en la cual, todos los surcos se encontrarán sensiblemente a nivel, ya que la topografía es uniforme.

Figura 1. Localización y trazo de líneas guía en terrenos con

pendiente uniforme Localización y trazado de las líneas guías en terrenos con pendiente poco uniforme. En terrenos de pendiente no uniforme, las curvas de nivel no son paralelas, ya que tienden a acercarse cuando la pendiente aumenta ya separarse cuando disminuye. Es recomendable establecer varias líneas guías para que los surcos se mantengan lo más paralelo posible entre sí y en dirección perpendicular a la pendiente. Los pasos que se siguen en este procedimiento, se detallan a continuación: • Se localiza la línea de máxima pendiente del terreno

y se divide en porciones de pendiente uniforme, las que se delimitan con estacas. A cada una de las porciones (A, B y C) se les determina la pendiente media.

• Con la pendiente media de cada porción, se determina la separación que debe existir entre las líneas guías, de acuerdo con los datos que aparecen en el cuadro siguiente:


Distancias o que deben trazarse las líneas guías en cultivos a nivel, según la pendiente del terreno

Práctica mecánica Pendiente media del terreno

Distancia entre líneas guías

(m)* Surcado al contorno 1-3 50 (SC) 3-5 40 SC 6-8 30 Complementada 8-10 20 Con otra 10-12 15 Práctica 12-15 10 * Debe medirse sobre el terreno.

Con la distancia entre líneas guías para cada tramo y a partir del punto más alto, se marcan con estacas las separaciones de cada línea guía, en los

diferentes tramos. Puede quedar una línea en cada tramo, esto es variable en función de la longitud y pendiente media de cada tramo. A partir de los sitios señalados por cada estaca, se marca la línea guía, al dejar estacas cada 15 o 20 m. Para marcar la línea guía se utiliza cualquier instrumento de nivelación (nivel montado, de mano, caballete, etc.). Con los puntos localizados y con implementos de labranza de tracción mecánica o animal, se procede al trazo de los surcos que servirán como línea guía. A partir de las líneas guía, que son los trazos de referencia, se procede a surcar el terreno.

Pendiente natural del terreno

Línea guía 1

Línea guía 2

Curva de nivel (desnivel 0.3%)

Línea guía

Trazo de líneas guía y surcado en pendientes no uniformes

Trazo de líneas guía y surcado en pendientes no uniformes

Manejo de escurrimientos 1

Manejo de escurrimientos superficiales

La escasa y errática distribución de la lluvia se ha constituido en una seria limitante para mejorar los niveles productivos en las zonas áridas y semiáridas. Los productores han generado estrategias que les permiten enfrentar las restricciones de estos ambientes, subsistir y obtener satisfactores, las prácticas de captación in situ del agua de lluvia y el aprovechamiento de escurrimientos superficiales, reducen el riesgo de pérdidas de las cosechas por sequía, al incorporar volúmenes adicionales de agua a las actividades agrícolas. Mediante estas prácticas se logran rendimientos similares a los que se alcanzan en cultivos de riego. Además, un buen manejo del agua de escorrentía ayuda a conservar el suelo, aumentar la eficiencia en el uso del agua, diversificar la producción y mantener la fertilidad del suelo. El mal manejo de estos sistemas o deficiencias en diseño aumenta los problemas de erosión, pérdida de agua, destrucción de bordos, estructuras de derivación y conducción, entre otros. Descripción El manejo de escorrentías tiene particularidades para cada región, por lo que sus características, componentes y diseño deben adecuarse a las condiciones específicas de una. Los sistemas de manejo de escurrimientos son formas especializadas de riego superficial que incluyen estructuras de derivación y conducción de los escurrimientos (de canales naturales o cauces establecidos) y de distribución del

escurrimiento en áreas relativamente niveladas. La derivación y distribución se controla con bordos, zanjas de desviación, represas o una combinación de éstas, diseñadas para manejar un volumen determinado de agua. Estos sistemas se diseñan para colectar agua de lluvia, de una área de escurrimiento y aplicarlo en terrenos de cultivo. Generalmente se diseñan para tormentas de 6 horas de duración con períodos de retorno de 1.25, 2, 5 y 10 años. Aplicación Se aplica en áreas donde es posible derivar agua de la red de drenaje natural a zonas planas para su infiltración y retención hasta que sea utilizada por las plantas. Cultivos. Se utilizan para el riego de maíz, frijol, pastizales y agostaderos, con la finalidad de aumentar la producción de grano, forraje o semilla. Suelos. Los suelos profundos de textura media a moderadamente fina con subsuelos y substratos moderadamente permeables son ideales. Los de textura fina son aceptables si las pendientes son ligeras y no se presenta encharcamiento. Los suelos de textura gruesa no son recomendables por las altas tasas de infiltración y la baja capacidad de almacenamiento. Topografía. El área de cultivo debe estar nivelada o con pendientes suaves. Si se usan sistemas de entarquinamiento, la pendiente máxima será de 1 a 2 %, de manera que los bordos no necesiten estar muy espaciados ni ser muy altos. En sistemas de flujo continuo, la pendiente máxima será de 5% para terrenos uniformes y de 3% para terrenos ondulados. Clima. En zonas donde la precipitación satisfaga las demandas de agua de los cultivos. Otras consideraciones. El agua de escurrimiento no debe tener sedimentos que se depositen en el área de siembra que dificulte la preparación de la cama o azolven los cultivos establecidos. La selección del área a utilizar con este sistema es una combinación de suelos, pendientes y cultivos.


Ventajas • El aprovechamiento de escurrimientos con fines

agrícolas es un método relativamente económico que genera beneficios con inversiones pequeñas.

• Los rendimientos en cultivos con estos sistemas son similares a los alcanzados bajo riego. En años de buen temporal los productores pueden mejorar sus ganancias, o mantener un rendimiento mínimo en años de mal temporal.

• Los sedimentos favorecen la formación de terrazas, la fertilidad del suelo, la profundidad y la capacidad de almacenamiento de humedad.

• Se pueden combinar plantaciones de árboles frutales y/o forrajeros en los bordos o dentro de la parcela que diversifiquen la producción.

Desventajas • Que los escurrimientos no coincidan con las

necesidades de agua por las plantas o con la capacidad de almacenamiento en el suelo.

• El mal diseño y manejo pueden provocar erosión, destrucción de estructuras, y acumulación de azolves.

Tipos de sistemas Estos sistemas se dividen en sistemas de flujo continuo (Bordo dispersor, bordo conductor y bordos con salida independiente) y sistemas de entarquinamiento (de control manual). Los de flujo se caracterizan por manejar el escurrimiento entre zanjas y bordos con drenaje libre del área de riego. Los sistemas de entarquinamiento retienen el agua aplicada en el área de riego hasta que ésta se infiltra, el agua se almacena entre bordos y empieza a descargar cuando se ha aplicado la lámina deseada. Sistema de flujo con bordos dispersores (Bordo derramador): Distribuye el agua en un período corto, los bordos y zanjas conducen un volumen reducido de agua, la pendiente de la zanja varía de 0.3 o 0.4% en el extremo superior cercano a la fuente de agua a 0% en el extremo inferior. El agua se conduce por zanjas y se controla con bordos distribuidos estratégicamente de manera que pueda ser redistribuida lateralmente (Figura 1).

Figura 1. Sistema de flujo continúo con bordos dispersores

(USADA s/f) Sistema de bordos conductores: Existe una zanja derivadora en la parte alta del área de cultivos (Figura 2). El agua se derrama aguas abajo de la zanja, a medida que el agua se mueve aguas abajo, es interceptada por un bordo al contorno, y se mueve al otro extremo del terreno. Esto se repite hasta que se alcanza la parte final del terreno, donde hay un bordo que descarga el exceso de escurrimientos. La pendiente máxima para este sistema es de 1.2 %; y la distancia máxima recomendada entre bordos es de 90 m. La pendiente del terreno permite definir el espaciamiento entre bordos. Sistema de Bordos conductores con salidas continuas: Es una modalidad del subsistema de bordos conductores, el cual tiene varias salidas (tubos de concreto, arcilla o metal o vertedores) distribuidas a lo largo del bordo (Figura 2).

0.3 m.

0.30 a 0.60 m.

Figura 2. Bordos conductores con salidas continuas


Subsistema de control manual de entradas: El agua se distribuye en cada bordo de manera individual, hasta que se alcanza la lámina deseada La pendiente máxima permisible es del 2%, con bordos de 60 cm de altura y con una altura libre de bordo de 15 cm. Los bordos pueden estar separados hasta 30 m, se recomienda la construcción de una zanja aguas abajo de los bordos, para que conduzca el escurrimiento y lo derrame y un vertedor de excedencias (Figura 3).

Pendiente menor de 12%

Altura libre de bordo 0.15 a 0.3 m.

0.3 m.

Altur de bordo 0.5 a 0.6 m.

Salida con tubería

Bordo de abastecimiento

Corriente principal

Sa lida de exceso

Figura 3. Sistema de manejo con control manual

Criterios de diseño Área de drenaje. Superficie que contribuye con escurrimientos o la relación de área de aporte- área beneficiada; en un sistema “seguro” de manejo de escorrentías el área de aporte debe generar un volumen que satisfaga la demanda del cultivo Obra de derivación. Debe ser automática y capaz de resistir la avenida máxima, al sistema de conducción sólo debe entrar la cantidad de escurrimiento necesario, se debe evitar la entrada de sedimentos gruesos, la entrada al sistema debe excluir el escurrimiento cuando no se desee que se derive al área de cultivo. Sistema de conducción. Debe conducir con seguridad el gasto de diseño de la obra de derivación al área de siembra. Área de siembra. En ésta se debe distribuir uniformemente el escurrimiento, se debe nivelar o suavizar el terreno, remover obstrucciones y mejorar la eficiencia de las operaciones agrícolas. La lámina aplicada debe ser aproximadamente igual a la cantidad de agua que el suelo puede

absorber en un período igual a la duración estimada del escurrimiento. Si el agua se va a entarquinar, la lámina debe igualar la capacidad de retención de humedad del perfil del suelo en la zona de crecimiento radicular. Bordos para entarquinamiento. La altura del bordo debe exceder al menos en 15 cm la lámina de diseño; el ancho mínimo de la corona será de 90 cm, la pendiente de los taludes laterales no deben ser mayor de 2:1. El bordo debe construirse con una altura tal que permita por lo menos el 5% de asentamiento. Desagües. En el sistema debe haber drenaje que permita que los excesos de agua regresen al cauce original sin provocar erosión. Los bordos deben tener un desagüe para verter demasías por lo menos 30 cm por debajo de la altura de diseño del bordo. Este desagüe puede ser un vertedor, una estructura de piedra acomodada, un vertedor de material estable, una tubería o alguna combinación de lo anterior. La capacidad del vertedor debe exceder el gasto diseño.


Elementos de diseño Para conocer las características del área que recibe el escurrimiento, se pueden utilizar los métodos hidrológicos convencionales para predecir el volumen de escurrimiento VS, el gasto máximo instantáneo Q, y el tiempo de concentración del escurrimiento Tc. Lámina de diseño. La lámina por aplicar está determinada por la duración del escurrimiento y las características de retención del suelo. La duración del escurrimiento se relaciona con el tiempo de concentración. Cuadro 1. Láminas de diseño de sistemas de manejo de escurrimientos del tipo regulador de descarga.

Textura Tc (hr)*

De (hr)*

Media Mod. Fina

Fina Muy fina

0.5 8.5 215 120 75 40 1.0 9.0 225 130 75 40 1.5 9.5 235 130 80 40 2.0 10.0 245 140 80 45 2.5 10.5 250 140 80 45 3.0 11.0 260 145 85 45 3.5 11.5 270 150 85 45 4.0 12.0 280 150 90 50 4.5 12.5 285 160 90 50 5.0 13.0 290 160 95 50 5.5 13.5 300 165 95 50 6.0 14.0 310 170 95 50

* Tc es el tiempo de concentración del escurrimiento (hr) y De es la duración estimada del escurrimiento (hr)

En entarquinamiento, la lámina aplicada es igual a la que se puede almacenar en la zona radicular. Capacidad de abastecimiento de agua. Los sistemas de abastecimiento de agua se diseñan para transportar la fracción del escurrimiento que puede ser distribuida. El volumen por derivar Vd se estima como: Vd = da a Donde da es la lámina por aplicar (de diseño) y a es el área a beneficiar. Si se conoce el volumen de la tormenta Vs, entonces el gasto por derivar puede calcularse a través de dos ecuaciones. Primero se determina el gasto por derivar, Qd como:

Qd = rq Q

donde Q es el gasto máximo instantáneo, rq es un coeficiente empírico basado en la relación Vd/Vs (Cuadro 2). Cuadro 2. Relación de volúmenes en sistemas de escurrimientos.

Relación Vd/Vs rq 0.000 0.000 0.100 0.055 0.200 0.110 0.300 0.165 0.400 0.230 0.500 0.295 0.600 0.370 0.650 0.410 0.700 0.455 0.750 0.500 0.800 0.555 0.850 0.610 0.900 0.685 0.950 0.780 1.000 1.000

Por otro lado, si el gasto por derivar esta determinado por las características del sitio, entonces el volumen por derivar se estima como:

Vd = rv Vs donde rv es un coeficiente empírico (Cuadro 3) basado en la relación Qd/Q. Cuadro 3. Relación de gastos en sistemas de manejo de escurrimientos.

Relación Qd/Q rV 0.000 0.000 0.100 0.180 0.200 0.350 0.300 0.505 0.400 0.635 0.500 0.750 0.600 0.840 0.650 0.875 0.700 0.910 0.750 0.935 0.800 0.955 0.850 0.975 0.900 0.985 0.950 0.995 1.000 1.000

Desagüe. El exceso de agua debe canalizarse en la salida de la parcela hacia un cauce natural.

Contreo 1

Contreo Una de las formas de conservar y almacenar humedad en el suelo es la captación de lluvia in situ. Entre las diferentes formas de realizar esta práctica se encuentran las labores culturales y la labranza, entre ellas la práctica conocida como contreo. El Contreo es una práctica mecánica de labranza en la que se levantan montículos de tierra a intervalos regulares a través del surco, formando pequeñas áreas de captación, de tal manera que la lluvia es almacenada en estas depresiones, infiltrándose en el suelo antes de que escurra o se evapore. Esta práctica es de especial importancia cuando la intensidad de la lluvia excede la capacidad de almacenamiento de humedad del suelo. El contreo se ha realizando desde hace tiempo por los productores con aperos manuales lo que impedía su uso extensivo, el uso de equipo especial para realizar el contreo ha permitido volver económica esta práctica.

El contreo se conoce como: labranza en cuencas, diques en el surco, cadeneo, tornas, lista de cuencas, embalsamiento del surco, pileteo, etc. Capacidad de retención de las contras Para calcular la capacidad de retención de las áreas de captación, se considera una sección transversal de una porción del surco.

L = Longitud de la contrab = Ancho del surcoh = Profundidad de surco

Equipo para pileteo o contreo Existen diferentes formas de realizarlo pueden hacerse en forma manual con azadón, o mecánicamente utilizando equipos que se adapten al tractor o a la yunta y combinándose con otras labores agrícolas, siembra, fertilización o las labores de cultivo. Actualmente existe equipo para pileteo tanto para tracción mecánica como animal.

Contreo 2

Usos alternativos Se mejorado la distribución del agua en sistemas de riego rodado, su uso ha reducido el arrastre de suelo y la producción de sedimentos. También, se ha utilizado en el riego por aspersión, ya que mejora la distribución del agua en el terreno y la eficiencia en el uso del agua. Ventajas del contreo La efectividad de esta práctica en el almacenamiento de humedad en el suelo, la reducción de la tasa de erosión y la aceptación de los productores, la ubican como una alternativa tecnológica accesible y con futuro. Esta práctica ofrece las siguientes ventajas: El equipo puede ser adquirido por los productores que utilizan tractor o yunta. Se adapta a sembradoras y cultivadoras de tiro animal y mecánico, sin requerir pasos adicionales sobre el terreno. No implica gastos adicionales de combustible, mano de obra, maquinaria o uso de yuntas. Permite trabajar la totalidad de la superficie sembrada con cultivos en hilera y mantener la altura de las contras y surcos a su máximo nivel. Distribuye uniformemente el agua de la lluvia en el terreno. Permite el almacenamiento del agua de lluvia, aún en tormentas de alta intensidad (120 mm/h), evitando al máximo el escurrimiento superficial y la pérdida de suelo por erosión. Si la precipitación no es abundante durante el ciclo, se logra producir forraje o asegurar la producción de semilla para la siembra del siguiente ciclo. Es de bajo costo y tiene una buena rentabilidad. Cuando se utiliza en riego, mejora la distribución del agua en el terreno y reduce el número de riegos aplicados en el cultivo.

Desventajas • Costo inicial del equipo para contrear. • Solo puede utilizarse en cultivos que se

establecen en hileras. Recomendaciones Al efectuar esta labor, se debe estar consciente que la efectividad depende de la lluvia y que por sí sola no tiene ningún beneficio. No se recomienda el uso de esta práctica en lugares con problemas de drenaje, o ubicados en partes bajas con probabilidades de inundación. Se recomienda utilizar esta práctica en todas las labores del cultivo desde la preparación del suelo, siembra y escardas, su uso puede asegurar el establecimiento y crecimiento del cultivo. Realizarla previa a la siembra puede asegurar un contenido de humedad suficiente para la geminación de la semilla. Si se decide utilizar la práctica en todas las labores de cultivo, se recomienda que durante la siembra se ajuste la altura de la contra, de tal manera que al realizar las escardas no sea necesario remover las contras. En caso contrario puede ser necesario el uso de removedores de diques en la parte frontal de las ruedas, evitando con esto molestias al operador y a la maquinaria.

3. Mecanismo de interrupción de tiro4. Resorte5. Regulador del mecanismo de interrupción

8. Reja9. Mancera de arado

10. Cable de palanca

Cortinas rompevientos 1

Cortinas rompevientos

Las cortinas rompevientos son hileras de árboles o arbustos de diferentes alturas que forman una barrera, opuesta a la dirección predominante del viento, alta y densa que se constituye en un obstáculo al paso del viento. Se conocen también como barreras rompevientos, setos vivos o fajas de albergue, por refugiar a cierto tipo de fauna. Es una práctica para el control de la erosión eólica, se usa en áreas agrícolas, pastizales, áreas desprovistas de vegetación y en zonas urbanas. Objetivos Reducir la velocidad del viento en parcelas con fines agropecuarios; Reducir el movimiento del suelo; Conservar la humedad; Reducir la acción mecánica del viento sobre cultivos, huertas, ganado y fauna silvestre; Regular las condiciones del microclima; o Incrementar la belleza natural de un área. Beneficios: Reduce la velocidad del viento. Por el obstáculo que presenta la cortina al flujo de viento, la

reducción de la velocidad es máxima en la zona inmediata a la cortina y aumenta a medida que se aleja de esta protección. FAO (1961), reporta que los porcentajes de reducción de la velocidad del viento son de 60 a 80% en la parte más cercana a ésta, y de 20% a distancias 20 veces la altura de la misma; La reducción máxima de la velocidad del viento, se obtiene en el área de protección equivalente a cuatro veces la altura de la cortina (Figura 1). La altura de la barrera constituye una unidad práctica de medida aplicada a la distancia en que el terreno queda protegido por ésta. Así la distancia de protección es de 14 veces la altura. La velocidad mínima para iniciar el movimiento del suelo (erosionable) está entre 19 y 24 km h-1. La zona de protección de una barrera, se reduce a medida que aumenta la velocidad del viento, lo que exige un espaciamiento menor de las barreras utilizadas para combatir la erosión. Detener la carga del material acarreado. Al disminuir la velocidad del viento parte del material transportado se deposita al no existir ya la energía necesaria para mantener en movimiento las partículas del suelo.

60 30 42 60 90 120 150 180 210

16 km/h 22 km/h

24 km/h

33 km/h38 km/h 41 km/h

105 M E T R O S

Figura 1. Efecto de la cortina rompevientos en la disminución de la velocidad del viento


El volumen de suelo en suspensión o movimiento, disminuye en forma proporcional con la velocidad, como se aprecia en la Figura 1. Proteger al suelo de la acción erosiva del viento. Al reducir la velocidad del viento y disminuir el volumen de suelo en movimiento, la cortina resulta eficaz en la reducción del potencial erosivo de las corrientes de aire, considerando que estos son los principales causantes de la erosión eólica. Consideraciones del establecimiento: Las consideraciones al planear el establecimiento de cortinas, son los efectos de las cortinas sobre: los caminos adyacentes, los edificios, los gastos indirectos y las bajas utilidades, y sobre el sistema de drenaje, por consiguiente se aplican las siguientes especificaciones. Las cortinas se orientan generalmente de N-S o de E-W, paralela a los límites del terreno aunque puede haber ocasiones en que el arreglo circular algún otro pueden ser más efectivo. Se puede presentar alguna reducción en la velocidad del viento en una longitud equivalente a 20 veces la altura de la cortina (20H). La protección proporcionada a distancias de 10H a 20H generalmente no es suficiente para el control de la erosión si no se combinan las cortinas con otras prácticas del control. El establecimiento de cortinas los árboles y arbustos necesitan recibir el mismo cuidado que reciben otras prácticas de conservación. Muchas plantaciones de cortinas fallan simplemente porque no se les proporciona una buena fertilización. Especificaciones Para lograr los objetivos de las cortinas, es importante considerar los siguientes puntos: : Orientación. Las cortinas en campo deben orientarse perpendicularmente a la dirección predominante del viento.

Forma: Debe procurarse la formación de 4 a 10 hileras, utilizando árboles y arbustos con una distribución que permita una forma trapezoidal Altura. Entre más alta sea la cortina, mayor será el área protegida y mayor el espaciamiento entre cortinas. Densidad. La cortina se debe diseñar para obtener una densidad en la madurez del 50% al 60% de la densidad de una barrera sólida. De una a tres hileras de árboles o arbustos en la madurez proporcionan comúnmente la densidad deseada. Debe ser lo más compacta posible, evitándose espaciamientos entre plantas que permitan infiltraciones de aire que formen corrientes turbulentas. La separación entre hileras y plantas depende del desarrollo de las especies y de la porosidad que se desee. Las separaciones más usuales para cortinas son de 1 a 2 m entre arbustos y de 2 a 3 m entre árboles (Figura 2).

Separación en metros

BARLOVETO

SOTAVENTO

1.0 2.0 2.0 2.0 2.0 1.0

Viento

Figura 2. Formación correcta y zona de protección de una cortina

rompevientos (Salmeron, 1966) Selección de las especies de árboles y arbustos. En la selección considere las recomendaciones siguientes: • Especies adaptadas a la zona: Seleccione la especie

de acuerdo a características de suelo, clima, altura deseada, densidad, ancho de la corona, tendencia a ramificar, crecimiento, longevidad, presencia de plagas y enfermedades, valor estético y valor para la vida silvestre.

• Resistentes a la sequía: Considere especies con sistemas radiculares vigoroso para un óptimo aprovechamiento de la humedad del suelo.

• De carecimiento rápido y morfológicamente uniforme con gran densidad de copas;

• Utilizar en las alineaciones exteriores de la cortina, especies no apetecibles por el ganado o espinosas que restrinjan el ramoneo.

• Que conserven parte del follaje todo el año.


Recomendaciones • Use solo una especie por hilera, evite alternar

especies en una hilera debido a las variaciones de crecimiento.

• En hileras múltiples se pueden utilizan varias especies en cada hilera para reducir al mínimo la pérdida de la cortina por enfermedad, incrementar la longevidad de la cortina, diversificación biológica y una mejor forma de crecimiento.

• Se debe evitar el uso de especies de crecimiento denso o lento si otras especies nativas satisfacen los requerimientos.

Las principales especies utilizadas como cortinas rompevientos se presentan a continuación:

Nombre científico Nombre común Populus nigra Alamo Salix alba Sauz S. Babylonica Sauz llorón S. Humboldtiana Sauz tropical Cupressus arizonica Cedro blanco C. Sempervirens Cedro C. macrocarpa Cedro Juniperus Virginiana Enebro de Virginia tamarix articulata Tamarix Schinus molle Pirul Pinus halapensis Pino halepo P. Canariensis Prunus virginiana Quercus robur Encino rojo Robinia pseudocacia Robinia Ulmus americana Olmo

Número de hileras 1. Una sola hilera de árboles o arbustos es

adecuado si se mantiene un buen soporte y una densidad moderada.

2. Dos o más hileras pueden emplearse donde sea difícil mantener un soporte de árboles o arbustos debido al suelo u otros factores.

3. Dos o más hileras pueden utilizarse cuando el propietario desee aumentar el nivel de protección, beneficios para la vida silvestre o embellecimiento del sitio como resultado del diseño de la hilera.

Espaciamiento entre árboles. Los espaciamientos mínimos y máximos de los árboles dentro de la hilera serán:

Árboles de copa ancha: En una sola hilera será de 3 a 4.5 m, en hileras múltiples de 3 a 6 m. Árboles y coníferas de copa pequeña o media: En una hilera de 2 a 4 m, en hileras múltiples de 1 a 4.5 m. Arbustos: dependiendo de la especie: de 1 a 2.5 m. Espaciamiento entre hileras: El espaciamiento mínimo entre hileras será de 2 m para una cortina con hileras gemelas de alta densidad. Pueden establecerse espaciamientos más amplios para facilitar el movimiento de maquinaria agrícola. Espaciamiento entre cortinas: El espaciamiento entre las cortinas, se basa en el nivel deseado de protección contra la erosión del viento, y se determina considerando la velocidad máxima del viento en el sitio, el grado de resistencia del suelo y el cultivo; la altura de la especie en la cortina y las características de uso del sitio El diseño de las cortinas considera como elemento fundamental el control de la erosión por viento, de modo que la pérdida no exceda los niveles de tolerancia. El espaciamiento entre cortinas se calcula como: D= 17H X (Vmi/Vac)*Cos φ Donde: D es la distancia entre cortinas; H es la altura de la cortina; Vmi es la velocidad mínima del viento para provocar movimiento de suelo, mediad a 17 m de altura; Vac es la velocidad actual del viento a 17 m de altura; φ es el ángulo de desviación del viento dominante, medido en la perpendicular de la cortina. Generalmente Vmi es igual a 35 km/hr. La ecuación es válida para velocidades menores de 65n km/h. La distancia de protección a sotavento proporcionada por una cortina depende de la altura. La reducción de la velocidad del viento adecuada para controlar la erosión ocurre a una distancia diez veces por la altura de la cortina (10H). Para propósitos de diseño, la altura de la cortina será basada en la altura estimada de la especie de la cortina a los 20 años de la edad. Ubicación de las cortinas en referencia a los caminos. La cortina debe localizarse de modo que no ocasione peligros de seguridad en los caminos. La cortina será ubicada respetando los derechos de vía.


Las cortinas se podrán establecer en intersecciones cuidando siempre que estas no bloqueen la visión clara del tráfico. Localización cerca áreas empedradas. En estas áreas se debe de cuidar que las raíces no interfieran con la zona protegida. Localización en referencia a zanjas y arroyos. Las cortinas no deben ubicarse donde los árboles maduros puedan interferir con líneas de transmisión o con tuberías de uso general. Los árboles de las cortinas deben establecerse a 6 m de las líneas de transmisión o de tuberías de manera que no entren en contacto las ramas o raíces de los árboles. Se debe dejar un pasillo de 6 m entre las cortinas y líneas eléctricas, para poder proporcionar mantenimiento a las cortinas. Localización en referencia a zanjas y corrientes. Las cortinas se deben establecer a una distancia mínima de 6 m de zanjas y corrientes para reducir al mínimo la deposición del suelo en arroyos. Cercas vivas Se pueden establecer cercas vivas de modo que sirvas como linderos de los terrenos, de protección a actividades agropecuarias o como una fuente alternativa de alimento a los habitantes o los animales.. Uso de cortinas para protección de huertas La altura de protección de la huerta se puede obtener con una sola hilera de árboles. Los árboles usados para la protección de huertas deben tener una altura madura dos veces la de los árboles de la huerta a proteger. Establecimiento de cortinas. Preparación del sitio. La preparación del sitio se puede realizar antes de la plantación. Muchas plantas, particularmente muchos de los pastos

pueden desaparecer del área de establecimiento de las cortinas con productos naturales que producirán los árboles y los arbustos (alelopatía). La vegetación puede controlarse con una combinación de: • Labranza con arado, disco, cultivadoras o un

instrumento similar. • Eliminados con un accesorio mecánico o a mano. • Tratamiento químico con un herbicida apropiado. • Usar acolchados naturales o artificiales o lonas

plásticas. Obtención y cuidado de los árboles del vivero. Los arbolitos a establecer deben estar adaptados al clima, de preferencia se debe de obtener de viveros cercanos al sitio de siembra. Los árboles y arbustos se deben plantar lo más rápido posible después de su llegada del vivero al sitio. Si la siembra se realiza dos o tres días después de su llegada, estos deben de mantenerse a la sombra en lugares que no sufran amplios rangos de variación en temperatura. Plantación: En climas que los permiten, los árboles y arbustos se pueden plantar al inicio de la primavera Se deben de realizar inspecciones de los árboles plantados y se deben desechar los de tamaño pequeño y los débiles. Durante la plantación las raíces tienen humedad, por lo que no se deben sumergirse en agua. Las raíces secas significan una planta muerta. En algunos sitios, la plantación mecánica puede resultar un método de siembra más económico que la plantación manual. La plantación manual se puede realizar con pala, azadón, zapapico o herramientas similares. El cuidado que se debe tener es que la cepa sea lo bastante grande permitir las raíces entren libremente evitando que se doblen, las raíces muy largas se deben podar antes de plantar el árbol. Al plantar árboles de vivero se debe de apretar firmemente el suelo para cerciorarse de que no queden huecos en la cepa,. Esto con el fin de que las plantas queden firmes y no se puedan sacar fácilmente.


Si se utilizan varetas, estas deben mantenerse húmedas y frescas hasta el momento de plantarlas, se deben de enterrar dejando libres dos o más yemas. Control de competencia vegetativa. Esta práctica se debe de realizar para asegurar la supervivencia de árboles y arbustos plantados, el control se debe realizar en los tres años posteriores a la plantación de los árboles de la cortina. Esto se puede lograr con: Una cultivadora, un azadón o usando algún instrumentos montado al tractor. Se pueden emplear acolchados plásticos o naturales al momento de la plantación, se debe cuidar que los acolchados reflejen los rayos UV y soporten algunos ataques de la fauna silvestre por tres años. Mantenimiento de cortinas Sustitución de los árboles o arbustos muertos: Los árboles o arbustos muertos deben sustituirse cuando sea necesario, su ausencia provocara un efecto negativo en la estructura de la cortina. Aclaración (Poda) de cortinas: Una cortina debe podarse (aclararse) en caso de que la sobrepoblación este ocasionando una taza de crecimiento reducida, pérdida de ramas o problemas con plagas y enfermedades. Control de plagas y enfermedades: Cuando sea factible las cortinas deben de protegerse contra plagas y enfermedades, las especies de árboles y arbustos se deben seleccionar considerando las plagas y enfermedades a las que estarán expuestos en una región determinada. Se deben de realizar supervisiones periódicas de la sanidad de los árboles y arbustos, para tomar medidas preventivas que eviten daños graves. Protección contra el daño físico: Las cortinas se deben de proteger contra el pastoreo del ganado; Se debe tratar que las especies seleccionadas no sean apetecibles para la fauna silvestre o se pueden establecer hileras con vegetación control (vegetación repelente); Se deben de proteger siempre contra el fuego y trafico de vehículos, para esto se pueden cercar o señalizar con banderas.

Zanjas derivadoras 1

Zanjas derivadoras

Una zanja de derivación es un canal construido transversal a la pendiente sencillamente con un bordo en la parte baja de la pendiente, con la finalidad de generar una salida controlada a los excesos de escurrimiento Objetivos: Esta práctica puede aplicarse como prácticas de conservación en terrenos con pendiente, ondulados y en terrenos que se consideran planos o irregulares destinados a la construcción de terrazas. • Las zanjas de derivación eliminan los excesos

de agua; • Colecta o distribuye agua o en áreas de

captación o en sistemas de cosecha de agua. • Incrementa o disminuye el área de drenaje

alrededor de las parcelas. • Intercepta el flujo superficial y el subsuperficial

poco profundo. • Disminuye los peligros del escurrimiento en

áreas del altiplano. • Disminuye la erosión hídrica y los

escurrimientos en áreas urbanas, en construcción o en áreas mineras.

• Las zanjas derivadoras sacan el agua del área de áreas potencialmente erosionables.

• Complementan las necesidades de humedad para los cultivos y la conservación en parcelas con sistemas de captación de agua.

Condiciones donde pueden aplicarse: Se puede aplicar en terrenos de cultivo y otras áreas donde el control y/o manejo del escurrimiento superficial sea necesario, se aplica en suelos y topografía donde las zanjas derivadoras puedan ser construirse las zanjas y exista una salida apropiada. Criterios de construcción: Capacidad: las zanjas derivadoras son medidas temporales con una expectativa de vida útil de dos años o menos, en profundidad deben tener capacidad para soportar una avenida máxima con un periodo de retorno de 10 años y una tormenta de 24 horas de duración. La profundidad de diseñó es el flujo de la tormenta más el bordo libre. Sección transversal: El canal puede ser parabólico, triangular o trapezoidal, lo alto de la cresta incluye un adecuado factor de asentamiento. La cresta máxima debe tener 1 m de ancho de la profundidad de diseño de la zanja con menos de 5 ha del área de drenaje alrededor de la tierra de cultivo, del potrero o del bosque.


La cima de la cresta construida no debe ser menor a la profundidad especificada para sedimentación o asentamiento La profundidad de diseño de la alcantarilla transversal puede ser la de la alcantarilla a la cabeza de agua para el diseño del libre bordo. Grado y velocidad: La velocidad en el canal no debe exceder la velocidad máxima considerada como erosionable para el suelo, la vegetación o el revestimiento del canal. Cuando la capacidad se determina con la formula Q =A*V "V" se calcula usando la ecuación de Manning, y debe usarse el valor más alto de "n". Localización: La ubicación de la salida, las condiciones topográficas, el uso del suelo, las operaciones culturales, los recursos y el tipo de suelo determinan la ubicación de las zanjas derivadoras Protección contra sedimentos: Las zanja derivadoras normalmente no se construyen en áreas que produzcan grandes cantidades de sedimentos, cuando es necesario se debe de realizar una práctica (s) necesarias para prevenir el peligro de la acumulación de sedimentos en el canal. Estas practicas puede estar encaminadas a controlar la erosión del suelo, prácticas culturales de manejo, fajas de vegetación o estructuras, estas prácticas se pueden realizar antes o al momento de la construcción de las zanjas. El movimiento de los sedimentos dentro del canal es un problema, el diseño debe incluir una capacidad extra para el transporte de sedimentos o se debe diseñar un plan de manejo y mantenimiento del canal removiendo los sedimentos acumulados.

Salidas: Cada zanja derivadora debe tener una salida segura y estable de acuerdo a su capacidad de transporte, la salida puede ser un canal, un cauce empastado, una línea, un área con vegetación o pavimetada, una estructura con cierto grado de estabilización, un salida baja, un cause estable, un área de sedimentación o una combinación de estas prácticas. La salida debe conducir el escurrimiento a un punto donde estos no causen problemas, las salidas con vegetación pueden construirse y estabilizarse antes de construir la zanja, para asegurar una salida estable. El gasto de salida de tierra combinada con almacenamiento puede diseñarse con el escurrimiento de una tormenta y no sobrepasara el arreglo de la zanja La profundidad de diseño de una superficie de agua en la zanja no debe ser menor que el diseño de la elevación de la superficie de agua, un empalme de estos es considerado funcional para el diseño de ambos. Vegetación: En áreas disturbadas que nos son cultivadas, el establecimiento de la vegetación puede realizarse después de la construcción. Revestimiento: En suelos o en climas que excluyen el uso de vegetación como protección contra la erosión, se pueden emplear revestimientos como grava, block u otro material. Consideraciones: Una zanja derivadora en un campo de cultivo pueden alinearse y espaciarse de otras estructuras o prácticas de tal manera que se pueda emplear maquinaría agrícola, el lado y longitud de la pendiente puede determinar el tamaño (anchura del equipo) cuando el terreno no es cultivado. No todas las tierras de cultivo consideran vegetación nativa en áreas disturbadas puede introducirse especies foráneas.


El contenido de humedad del suelo y los valores de diseño de las zanjas derivadoras pueden minimizar los efectos adversos existentes y sus valores. Las zanjas derivadoras construidas aguas arriba para prevenir el acceso de agua a tierras húmedas o una tierra húmeda puede modificarse con el cambio en la hidrología. Las actividades de construcción pueden minimizar el disturbio en los hábitats silvestres. Pueden explorarse oportunidades para restaurar y mejorar los hábitat de la vida silvestre, incluyendo hábitat en peligro o amenazados. En tierras donde hay sitios arqueológicos, se usan técnicas para maximizar su identificación, para planear, diseñar y construir. Planes y especificaciones: Para construir zanjas derivadoras pueden utilizarse los planes y especificaciones estándares. Operación y mantenimiento: El plan de operación y mantenimiento incluye instrucciones específicas para mantenimiento, la capacidad de la zanja, almacenamiento, lo alto de la cresta y salidas. Los requerimientos mínimos de un plan de mantenimiento son: • Realizar inspecciones periódicas especialmente

después de una tormenta. • Reparar o sustituir componentes de la zanja

cuando estén dañados. • La zanja debe tener capacidad de desvío, altura

de la cresta y elevación de la salida especialmente en áreas donde los sedimentos representan riesgo en el área de drenaje cerca de la zanja, es necesaria una salida estable y limpia.

Cada ensenada de salida debe de mantenerse limpia y los sedimentos deben redistribuirse, las ensenadas dañadas por maquinaria agrícola deben repararse inmediatamente.

• La redistribución de los sedimentos es necesaria para mantener la capacidad de transporte de la zanja.

• La vegetación (árboles y arbustos) deben controlarse

mediante métodos químicos o manuales. • Mantener la maquinaria agrícola fuera de terrenos

con pendiente pronunciada.

Control de cárcavas 1

Control de cárcavas y represas de control de azolves

Definición Cárcava es una zanja causada por la erosión que sigue generalmente la máxima pendiente del terreno y constituye un cauce natural en donde se concentra y corre el agua proveniente de las lluvias. El agua que corre por la cárcava arrastra gran cantidad de partículas de suelo producto de la erosión. Formación de la cárcava Generalmente, cuando el agricultor utiliza nuevos terrenos para cultivo, corta la vegetación arbórea, arbustiva y herbácea, limpia el terreno dejándolo expuesto a la acción directa de la lluvia y el escurrimiento superficial, ocasionando inicialmente la remoción y el arrastre de las partículas del suelo por capas delgadas (erosión laminar). El agua, a medida que va descendiendo por la ladera y debido a las irregularidades en el relieve del terreno, se va concentrando, formando pequeños canales, los que a su vez se juntan y forman un canal mayor. Con una masa de agua mayor y una velocidad que va en aumento, la erosión se va acentuando, formando inicialmente pequeños surcos, los que se van agrandando horizontal y verticalmente hasta que finalmente se forman las cárcavas, llamadas también zanjas; barrancos o torrenteras.

Control de cárcavas La primera acción que se debe llevar a cabo para controlar una cárcava es eliminar la causa que la originó, para lo cual se tiene que efectuar trabajos a dos niveles: A nivel de ladera o área de drenaje, que en muchos casos resulta ser suficiente, cuando con prácticas de conservación se controla el escurrimiento superficial en esta zona. En caso contrario, si después de haber tratado la ladera todavía se mantiene flujo por la cárcava, entonces se efectúan trabajos a nivel de la cárcava misma. Prácticas de conservación a nivel de ladera Cualquier práctica a ser aplicada a nivel de ladera debe encaminarse fundamentalmente a evitar o controlar totalmente el escurrimiento superficial y permitir uniformemente su infiltración; las prácticas apropiadas son:

• Repoblación de pastos y bosques, fundamentalmente con especies nativas.

• Buen manejo de pastos (pastoreo de corta duración y frecuente) y bosques.

• Zanjas de infiltración en bosques y pastizales. • Terrazas de absorción. • Surcos en contorno. • Zanjas de desviación.


Prácticas a nivel de Cárcavas Después de haber tratado la ladera y si todavía hay escurrimiento en la cárcava misma, se efectuará trabajos a nivel de ésta, consistentes en la construcción o colocación de presas o pequeñas barreras u obstáculos transversales a la cárcava, a fin de disminuir la velocidad del agua y favorecer la sedimentación de las partículas que lleva el agua en suspensión. Las presas se construyen a lo largo de la cárcava y pueden ser hechos de costales llenos de arena, piedras, ramas, palos, gaviones, barreras vivas, etc. (Figura 1).

Figura 1. Tipos de presas para el control de azolves

Un aspecto importante es el espaciamiento entre presas. El principio fundamental que se debe tener presente para la determinación del espaciamiento entre presas es que el centro del borde superior de una presa esté al mismo nivel que la base de la presa siguiente aguas arriba. Un medio eficaz en el control de la cárcava es permitir el crecimiento de la cubierta vegetal,

evitando el pastoreo de animales a lo largo de la cárcava y en la zona circundante a ella, en por lo menos un radio igual a cinco veces la profundidad de la cárcava. Las paredes mismas de las cárcavas deben estar cubiertas por vegetación natural o sembradas especialmente con pastos. Antes de proceder a rehabilitar una cárcava hay que definir que tipo de medidas correctivas deberán adoptarse para su control y si estas medidas se justifican en términos de valor de la tierra aguas arriba y abajo de la obra. El valor de la tierra puede considerarse en función de su rentabilidad, beneficio social, protección de la cuenca para conservación de una obra hidráulica, la protección aguas abajo de terrenos de riego, protección de vías de comunicación, áreas urbanas, infraestructura hidroagrícola, etc. Cada uno puede considerarse prioritario, pero es más conveniente evaluarlos en función del costo actual y de la relación beneficio-costo que cada una representa. Rehabilitación La rehabilitación y control de cárcavas considera dos principios básicos: la rehabilitación parcial y la rehabilitación total. El control parcial es muy económico, se utiliza satisfactoriamente cuando el objetivo no es corregir la cárcava totalmente, sino que se utiliza como medida preventiva. Teóricamente, esta clase de solución es muy económica debido a la sencillez de las estructuras que se utilizan, pero desafortunadamente este tipo de sistema no llega a recuperar el estado original de la cárcava, lo que implica que el problema de degradación persista, ocasionando gastos inútiles, tiempo y esfuerzo. Además, el control parcial no controla el punto donde se origina la cárcava, es decir, no considera el control de la erosión remontante El segundo considera la restauración total de la cárcava bajo los siguientes consideraciones: la rehabilitación del sistema hidráulico mediante estructuras de control permanentes y/o creando nuevas condiciones hidráulicas para reducir el escurrimiento superficial mediante canales colectores, interceptores y de desviación, además de detener la erosión remontante.


Los principios anteriores permiten seleccionar el orden de ejecución de obras. Existen diferentes opiniones, algunos sostienen que los trabajos deben iniciarse por la parte más alta y otros que por la parte más baja. Sin embargo, cada cárcava es un caso particular, el orden de ejecución de obras debe iniciarse por donde sea más urgente. Pueden distinguirse cuatro etapas importantes en el control de una cárcava: Origen de la cárcava. Detecta el origen de formación de la cárcava, se evita el crecimiento longitudinal de la cárcava controlando la erosión remontante. Esta etapa se conoce comúnmente como cabeceo de la cárcava. Estabilización de taludes. Se encarga de estabilizar los taludes, ambas márgenes de la cárcava, evitando que crezca en su ancho, al mismo tiempo controla y reduce el escurrimiento superficial lateral. Controla el desarrollo de cárcavas ramificadas laterales. Caracterización física del suelo. En esta etapa se determinan las características físicas del suelo (permeabilidad, compactación, estructura, dureza, etc.) a fin de conocer su comportamiento al momento de cimentar la obra. Selección del tipo de estructura. Finalmente, la cuarta etapa implica seleccionar el tipo de obra en función de las etapas anteriores. Clasificación de las obras de control Las presas de control de azolves se clasifican de acuerdo de acuerdo a los materiales empleados para su construcción y la vida útil de estos en permanentes y temporales. Dentro del grupo de estructuras permanentes, podemos ubicas las presas de mampostería, gaviones y presas de muro vivo; en un segundo grupo se encuentran las presas de costales, piedra acomodada, ramas y palos. Selección de los sitios de construcción La selección de los sitios de construcción de las presas considera lo siguiente: Deberá ser la parte más angosta de la cárcava, a fin de reducir costos de construcción y lograr mayor estabilidad en las márgenes.

El lugar debe ser un tramo recto de aprox. 20 metros aguas arriba del sitio de construcción a fin de lograr que el escurrimiento se conduzcan linealmente hasta impactarse de frente sobre el muro transversal; evite construir presas en meandros y lugares curvos del cauce. El sitio deber tener taludes bien consolidados, (Rel. 0.7:1) a fin de evitar deterioro; las márgenes no deben ser salida de otra cárcava. Si el sistema de drenaje se encuentra muy disectado, deberá seleccionarse en una confluencia (punto donde ocurren otras cárcavas) a fin de controlar varias cárcavas con una sola obra. Por el contrario, en muro de control no deberá construirse en una bifurcación (punto donde se originan dos cárcavas).

Espaciamiento unitario

Espaciamiento doble Figura 2. Espaciamiento entre presas de control de azolve

Espaciamiento entre presas El espaciamiento es función de la pendiente de la cárcava (Pc), la pendiente de los sedimentos aguas arriba de la presa (Ps) y del tratamiento que se pretenda en el control. De acuerdo al Manual de Conservación del Suelo y del Agua (SARH, 1977), para determinar el espaciamiento más adecuado entre presas deben tomarse las siguientes consideraciones: El espaciamiento más eficiente se obtiene cuando una presa se construye en la parte donde terminan los sedimentos depositados por la presa anterior. Para obtener un espaciamiento adecuado, deberá conocerse el volumen de sedimentos transportados por el escurrimiento que circulan por la cárcava a fin de determinar la capacidad de azolves de la presa.


En función de lo anterior se considera que los criterios de espaciamiento se determinan como sigue: Espaciamiento unitario y por doble espaciamiento. Tanto el espaciamiento unitario como el doble presentan una superficie inclinada formada por los sedimentos retenidos aguas arriba de la presa. Esta superficie se conoce como pendiente de compensación o aterramiento, menor que la pendiente de la cárcava. Su valor se determina en función del tamaño de los materiales transportados por escurrimiento máximo y las características hidráulicas de la cárcava. Diseño de las presas En el diseño se definen las dimensiones más adecuadas de los tendidos que forman el cuerpo de la obra y la estabilidad de los mismos. Para el diseño se consideran los siguientes puntos: Determinar las secciones transversales de la cárcava donde se desea llevar a cabo la construcción. Estas deben dibujarse a escala 1:100 preferentemente. Determinar la curva de áreas y capacidades para cuantificar volúmenes de agua y sedimentos almacenados aguas arriba de la presa. Estimar el escurrimiento máximo que tiene lugar en la cuenca de la cárcava (área de recepción) a fin de diseñar la capacidad máxima del vertedor. Considerar empotramientos máximos permisibles en ambas márgenes de la cárcava con el propósito de evitar posibles filtraciones que debiliten la seguridad de las obras. Proporcionar un colchón amortiguador a fin de evitar el golpe de la caída del agua sobre el piso aguas abajo de la obra en el momento de verterse las aguas, evitando de esta manera la socavación del lecho y el deterioro de las paredes laterales. Considerar el volumen total de excavación que la construcción demande, así como la dureza del suelo y las condiciones físicas del lecho de la cárcava.

Diseño de presas de piedra acomodada. Por la profundidad de las cárcavas zona y por su área de escurrimiento,: la función de las presas en el control de cárcavas será la de contención de azolves y la disminución de energía cinética del agua. Diseño de presas filtrantes de piedra acomodada. Al igual que en las presas de mampostería, se considera como factor crítico para su diseño, su seguridad para resistir el volcamiento, debiendo por tanto pasar la resultante de las fuerzas que actúan en la presa por el medio de su base (Figura 3).

Figura 3. Diagrama de fuerzas actuantes en una presa de

piedra acomodada. De acuerdo al material existente en los sitios de construcción, se torna para el diseño de estabilidad las siguientes constantes: Relación de vacíos = 1/3 Peso específico de la piedra = 2.4 ton/m3 Peso específico del agua con sedimentos = 1.2 ton/m3 Coeficiente de fricción: piedra sobre piedra = 0.67 piedra sobre grava = 0.5 Teniendo en cuenta los valores anteriores, la dimensión de la base de la presa estará sujeta a la siguiente fórmula:

2/4/5 22 cHcB ++= (1) Donde: B es el ancho de la base (m); c es el ancho de corona en m (valor obtenido experimentalmente); H es la altura total de la presa (m). El bordo libre (BL) en todos los casos será de 0.20 m y el ancho (B) del zampeado se excederá en 0.60 m a la longitud (L) del vertedor (0.30 m a cada lado).


Haciendo uso de la fórmula anterior se procedió a la elaboración del cuadro de dimensiones y en el cual se utiliza las siguientes literales (Figura 4)

c

h

B

z

TERRAPLEN

S ECC ION T RAN SVE RSA L

P L A N TA

V I S TA F R O N T A LSIMBOLOGIAc = Ancho de corona = _____mh = Altura efectiva de la presa hd = Carga de diseño sobre el vertedor L = Longitud del vertedor H = Altura total de la presa

= Longitud zampeado seco

B = Base de la presa BL = Bordo libre T = Talud aguas abajo T = Talud aguas arriba b = Ancho zampeado seco = Empotramiento

= _____m= _____m= _____m= _____m

= _____m

= _____m= _____m= _____m= _____m= _____m

z = _____m

l

1

2

BL

Hd

Dentellón

Zampeado seco

h Hd c B z x (m) (m) (m) (m) (m) (m) (m) 2 0.50 0.70 1.80 0.30 1.00 0.20 2 1.00 1.35 1.85 0.30 1.00 0.20 3 0.50 0.85 2.70 0.30 1.00 0.20 3 1.00 1.65 2.70 0.30 1.00 0.20 4 0.50 1.00 3.60 0.50 1.00 0.20 4 1.00 2.00 3.65 0.50 1.00 0.20 5 0.50 1.35 3.90 0.50 1.50 0.20 5 1.00 2.70 4.10 0.50 1.50 0.20 6 0.50 1.40 4.00 0.50 1.50 0.20 6 1.00 2.85 4.35 0.50 1.50 0.20

Dimensionamiento para muros de piedra

Figura 4. Croquis de presas de piedra acomodada


Especificaciones de diseño de presas para el control de Azolves

Piedra Acomodada Piedra Bola

ANCHO DE LA CÁRCAVA

S E CC ION TRAN SV E RSAL

L

B1e

B2B3

BH2

T R A N S V E R S A L

Materiales Altura DIMENSIONESB1 B2 B3 H2 L B e

Piedra bola 0.50 1.50 0.50 0.80 0.30 0.75 0.20 0.20 Pala 1.00 2.80 1.00 1.50 0.30 1.50 0.20 0.30 Pico 1.50 4.30 1.30 2.50 0.50 2.20 0.30 0.50

2.00 5.50 2.00 3.00 0.50 3.00 0.30 0.50 2.50 6.70 2.20 4.00 0.75 3.50 0.40 0.50 3.00 8.00 3.00 4.50 0.75 4.00 0.40 0.50

H1

Figura 5. Sección y especificaciones para presas de piedra bola


Especificaciones de diseño de presas para el control de Azolves Presas de ramas

A

L

P L A N T A

AMARRE DE ALAMBRE

TERRAPLEN

Suelo

Zacate

Pendiente 1:1

15 cm

S

D

Pendiente dl Talud 2:1

SECCION TRANSVERSAL

A

B

AZACATE 10 cm DE ESPRESOR

L

Ramas

RamasZacate

Estacas

Material Altura H a* p* D P A T L B SRamasZacate AlambrePostesPolines PicoPala Pinzas Barrena Postera

50 20 20 20 20 50 40 75 10 200

100 30 30 25 30 75 50 150 20 150

150 35 30 50 30 100 60 175 30 100

Características de las presas de ramas

B) Especificaciones para la construcción* Variable de acuerdo con el material de la cárcava

Figura 6. Secciones y especificaciones para presas de ramas


Diseño de las presas de contención de azolves Mampostería

El diseño se realiza considerando únicamente presas de tipo gravedad, en las que todas las fuerzas que intervienen en la estabilidad de la obra son equilibradas por el peso propio de la estructura. En este método de diseño se busca que la resultante de las fuerzas actuantes quede dentro del tercio medio de la base de cada sección, evitando con ello que se presenten tensiones. Una vez obtenidas las dimensiones se hace una revisión para obtener los factores de seguridad al volcamiento y deslizamiento. Por tratarse de obras de dimensiones muy reducidas y cuya falla no pone en peligro vidas humanas, en el análisis de esfuerzos no se consideraron los efectos de sismos, viento y presión de hielo. Asimismo se hicieron algunas consideraciones que responden a las condiciones medias de la zona de trabajo.

B

nmW2

W1

S

H1

Hd

H

h

e

C(h

+Hd)

ω2

(h+

Hd)

3

F

h = Altura efectiva de la presa. H = Altura total de la presa. B = Ancho base. e = Ancho corona. Hl = Bordo libre F = Empuje hidrostático. C = Coeficiente de subpresión.

Peso específico del material de la cortina

Peso específico del agua con sedimentos.S = Subpresión.

f

w

==

Figura 7. Fuerza que actúan en una presa de gravedad.


Cálculo del ancho de corona "e"

nm

Hd+

H1

Hd

H1

F

S

W

Hd

½ e1/ e6

1/ e3

Figura 8. Diagrama de esfuerzos

Fuerza Brazo Momentos (kg·m) W = γ e (HD+H1) 1/6 e 1/6 e2 γ (HD+H1)

( )2

2HDF

ω= 1/3 HD 3

6

1HDω

2

HdeCS

ω= 1/3 e 3

6

1Hdeω

Para que la resultante pase por el tercio medio Σ Mn = 0, por lo tanto

( ) ( ) 06

1

6

1

6

1 322 =++− HdeHlHdHde ωγω

Simplificando y despejando “e”

( )( ) HdCHHd

Hde

ωγω

−+=

1

3

(2) Donde: e es el ancho de la corona (m); ω representa el peso específico del agua con sedimentos (Kg/m3); γ es el Peso específico del material de la cortina ( Kg/m3); Hd es la cargo de trabajo del vertedor (m); HL bordo libre (m); y C es el coeficiente de subpresión (0-1) adimensional.


Cálculo del ancho de la base “B” Con base en la Figura 8, se procede a calcular los momentos con respecto al punto n. Fuerzas que se consideran en el análisis: 1) Peso de la sección rectangular de la cortina W1; Peso de la sección triangular de la cortina W2; Empuje del agua F; y Subpresión S

Fuerza Brazo Momentos (kg·m)

( )2

2HdhF

+= ω ( )HdH +

3

1 ( )3

6

1Hdh+ω

HeW γ=1 eB

2

1

3

2 +− HeBHe γγ3

2

2

1 2 −

( )BcHdhCS += ω2

1 B

3

1 ( ) 2

6

1BHdhC +ω

Para asegurarnos de que se presenten tensiones, la resultante de las fuerzas debe pasar por el tercio medio de la base, siendo el límite cuando dicha resultante pasa por n, con lo cual la suma. de momentos con respecto al punto 11 deberá ser igual a cero Σ Mn =0

( ) ( )3222

6

1

3

1

2

1

3

2

2

1

6

1

6

1HdhheHeHBehBehBBHdhCMn ++−+−+−+=∑ ωγγγγγω

Realizando operaciones y agrupando términos tenemos:

( ){ } ( ) ( ) ( ) 02343 322 =++−+−+−+ HdhehHBHeheBhHdhC ωγγγγ Siendo esta una. Ecuación cuadrática del tipo ax2 + bx + c = 0; podemos encontrar el valor de B que la satisface por medio de la ecuación general.

a

acbbBase

2

42 −±−= (3)

donde: a = C ω (h+Hd)- γh 8 (4) b = γe (3h -4H) (5) c = γe2(3H -2h) + ω(h+Hd)3 (6) En las ecuaciones 3y 6 las variables ya han sido definidas y para encontrar el valor de B es necesario haber calculado antes el valor de "e", por medio de la ecuación 10-2, obtener los valores de las variables a, b y c, y sustituirlos en la Ecuación 10-3. Para las condiciones medias de la región se utilizaron los siguientes valores: Pesos específico mampostería γ = 2,400 Kg/m3 Pesos específico del agua con sedimentos ω=1,200 Kg/m3 Bordo libre mínimo Hl = 0.20 m Espesor mínimo corona e mín = 0.20 m


Coeficiente de subpresión Cs = 0, 1/2, 2/3 y 1. A continuación se presentan los valores obtenidos para presas de hasta 6 m - de altura efectiva (h) y carga sobre el vertedor (Hd), que varían de 0.2 a 1 m.

Cuadro 1.- Dimensiones de base y corona, si se considera nula la subpresión. C = O

Carga sobre el vertedor 0.20 0.30 0.40 0.50 0.60 0.70 0.80 0.90 1.00 Altura total vertedor 0.40 0.50 0.60 0.70 0.80 0.90 1.00 1.10 1.20 Ancho corona 0.30 0.30 0.30 0.30 0.40 0.50 0.50 0.60 0.70 Altura efectiva 0.50 0.40 0.45 0.50 0.60 0.65 0.70 0.75 0.80 0.90 1.00 0.70 0.80 0.90 0.95 1.00 1.00 1.10 1.15 1.20 1.50 1.10 1.15 1.25 1.35 1.35 1.40 1.45 1.50 1.55 2.00 1.50 1.60 1.60 1.70 1.80 1.80 1.90 1.90 1.90 2.50 1.80 1.90 2.00 2.10 2.20 2.20 2.20 2.30 2.30 3.00 2.20 2.30 2.40 2.50 2.50 1.50 1.60 2.70 2.70 3.50 2.50 2.60 2.70 2.90 2.90 2.90 3.00 3.00 3.00 4.00 2.90 3.00 3.10 3.20 3.20 3.30 3.30 3.40 3.40 4.50 3.30 3.40 3.50 3.50 3.60 3.60 3.70 3.70 3.80 5.00 3.60 3.70 3.80 3.90 3.90 4.00 4.00 4.10 4.10 5.50 4.00 4.10 4.20 4.30 4.30 4.40 4.40 4.50 4.50 6.00 4.10 4.40 4.50 4.60 4.70 4.80 4.80 4.80 4.90

Cuadro 2 Dimensiones de base y corona, considerando un coeficiente de Subpresión. C = 1/3

Carga sobre el vertedor 0.20 0.30 0.40 0.50 0.60 0.70 0.80 0.90 1.00 Altura total vertedor 0.40 0.50 0.60 0.70 0.80 0.90 1.00 1.10 1.20 Ancho corona 0.30 0.30 0.30 0.30 0.40 0.50 0.50 0.60 0.70 Altura efectiva 0.50 0.45 0.50 0.55 0.60 0.70 0.75 0.80 0.90 0.95 1.00 0.80 0.85 0.95 1.00 1.10 1.10 1.20 1.25 1.30 1.50 1.15 1.25 1.35 1.45 1.50 1.50 1.60 1.60 1.70 2.00 1.55 1.65 1.80 1.85 1.90 1.95 2.00 2.00 2.10 2.50 1.95 2.05 2.20 2.25 2.30 2.35 2.40 2.45 2.50 3.00 2.35 2.45 2.60 2.65 2.70 2.75 2.80 2.85 2.90 3.50 2.75 2.85 3.00 3.05 3.10 3.15 3.20 3.25 3.30 4.00 3.15 3.25 3.35 3.45 3.50 3.55 3.60 3.65 3.70 4.50 3.55 3.65 3.75 3.85 3.90 3.95 4.00 4.05 4.15 5.00 3.95 4.05 4.15 4.25 4.30 4.35 4.40 4.45 4.65 5.50 4.30 4.45 4.55 4.65 4.70 4.75 4.80 4.85 4.90 6.00 4.70 4.80 4.95 5.00 5.10 5.15 5.20 5.25 5.35


Diseño del colchón amortiguador. Como diseño del colchón amortiguador se entiende el encontrar su longitud y profundidad, de tal modo que en su interior se produzca un salto hidráulico que disipe la energía que obtiene el agua al caer desde la cresta vertedora al piso de la cárcava. Con un colchón adecuado evitamos la socavación aguas abajo de la estructura.

dn = dcd2

d1

L

z

p

hv1

hvc

dchd

Sección de control

Fig.9: Variables que intervienen en el diseño de un colchón hidráulico.

Para proceder al diseño del colchón hidráulico deberemos tener en cuenta la ley de Conservación de la Energía (Bernoulli) y así, si observamos la figura 9, tenemos: z + dc + hvc = d1 + hv1 (7) (10-7) donde: z es la diferencia de nivel entre la cresta vertedor y el piso del colchón; dc es el tirante crítico , nivel del agua sobre la cresta vertedora; hvc es la carga de velocidad al presentarse el tirante critico; d1 es el tirante en la sección más contraída de la vena líquida; y hv1 es la carga de velocidad en el lugar donde se presenta d1. Para resolver la ecuación debemos encontrar el tirante d1 que la satisfaga por medio de tanteos. Con el fin de encontrar una solución aplicable a todas nuestras cortinas, se considero que Z = altura efectiva de la presa, i.e. z = h, y además se utilizó el concepto de gasto unitario (q) que es el gasto que pasa por una longitud de un metro de vertedor. Expuesto lo anterior, las variables involucradas se determinan por medio de las siguientes fórmulas:

B

Qq = (8)

donde q = gasto unitario (m3/s)/m; Q es el gasto total en el vertedor (m3/s); y B es la Longitud de la cresta vertedora (m).

3

2

g

qdc = (9)

donde g = aceleración de la gravedad = 9.81 m/seg2 hvc = (9/dc)2/2g d1 = Se calcula por tanteos

g

Vhv

2

211 = donde

11 d

qV =

Habiendo calculado z, dc y hvc, se procede a dar valores a d1, se obtiene el valor hv1 y se Sustituyen valores en la ecuación para ver sí esta se cumple. Generalmente se requieren varios tanteos para que la diferencia sea mínima y se toma como d1 el valor obtenido al final. Una vez obtenido el tirante di que se conoce como conjugado menor se procede al cálculo del conjugado mayor d2 que es la altura de la superficie libre del agua al final del salto hidráulico


g

dVddd 1

21

211

2

2

42++−=

Para que el salto se presente en el interior del colchón hidráulico y no en áreas desprotegidas donde causaría daños al cauce, debemos cumplir con lo siguiente: Longitud del colchón L = 5 (d2 -d1 ) Profundidad del colchón p = d2 -dc Debido al costo de una excavación para darle profundidad al colchón es preferible interpretar a p como la altura del dentellón final. Finalmente, para asegurarnos de que el salto sea estable el número de Froude (Fr) deberá tener un valor entre 4.5 y 9, es decir: 4.5 < Fr < 9

1

1

gd

VFr =

Como se habrá notado, el cálculo de un sólo colchón hidráulico es bastante laborioso, pudiendo resultar al final de nuestros cálculos

que el salto no es estable. Con el fin de evitar todo ese trabajo, con la ayuda de un microprocesador se han obtenido las siguientes tablas. En las tablas se transformó cada gasto en la carga diseño del vertedor correspondiente (Hd), y se presentan los números de Froude en cada caso para seleccionar en lo posible dimensiones que permitan un salto estable.

Carga de diseño Hd (m)

Gasto unitario q (m3/s)/m

0.2 0.13 0.3 0.238 0.4 0.367 0.5 0.513 0.6 0.674 0.7 0.849 0.8 1.038 0.9 1.238 1 1.45

Fórmula resuelta

23

CLHQ = L = Longitud de la cresta del vertedor c = 1.45

Terrazas 1

Terrazas

Definición. Las terrazas son los terraplenes formados entre los bordos de tierra, o la combinación de bordos y canales, construidos en sentido perpendicular a la pendiente del terreno. Objetivo de las terrazas • Reducir la erosión del suelo. • Aumentar la infiltración del agua en el suelo para que

pueda ser utilizada por los cultivos. • Disminuir el volumen de escurrimiento que llega a las

construcciones aguas abajo. • Desalojar las excedencias de agua superficial a

velocidades no erosivas. • Reducir el contenido de sedimentos en las aguas de

escorrentía. • Mejorar la superficie de los terrenos,

acondicionándola para las labores agrícolas. Para que un sistema de terrazas sea efectivo debe usarse en combinación con otras prácticas, tales como: surcado al contorno, cultivos en fajas, rotación de cultivos y un manejo del suelo ajustado a su capacidad de uso; además, se requiere de un sistema completo de manejo del agua, que debe incluir cauces empastados, desagües subterráneos, drenes y estructuras de desviación de los excedentes que forman la escorrentía.

Adaptabilidad de las terrazas La adaptación de las terrazas a una determinada localidad depende de varios factores, que se pueden presentar en forma aislada o conjunta y los cuales se exponen a continuación:

a) Clima Las terrazas se adaptan a condiciones variadas de clima, lo que difiere es el tipo de sistema a utilizar. Así se tienen terrazas que almacenan el agua cuando la precipitación es menor de 750 mm y terrazas que desalojan los excesos de agua, cuando la precipitación es abundante y las condiciones del suelo lo requieran.

b) Erosión: Cuando las terrazas se utilizan para recuperar

terrenos fuertemente erosionados su construcción es costosa, el mantenimiento es constante y las operaciones de labranza son, en general, difíciles.

c) Topografía: Al aumentar la pendiente, la construcción,

el mantenimiento de las terrazas y las dificultades de laboreo incrementan el costo hasta un punto tal, que en ocasiones esos gastos sobrepasan a los beneficios que pudiera obtenerse en un tiempo razonable.

Los rangos de pendiente donde ya no es recomendable utilizar las terrazas no se determinan por alguna fórmula, sino por aspectos sociales, económicos y técnicos que incluyen la facilidad de laboreo y prácticas de conservación adicionales por aplicar, los cuales deben analizarse para la

Terrazas 2

construcción de terrazas, considerando en todos los casos que este sistema reduce la erosión de los suelos. d) Pedregosidad: Los suelos extremadamente pedregosos no permiten una construcción práctica y económica de las terrazas con maquinaria; sin embargo, su construcción es factible en áreas donde existe disponibilidad de mano de obra y se satisfacen los aspectos antes indicados. e) Suelos: Las características del suelo determinan el tipo de terraza y de desagüe que se debe utilizar, así como la profundidad de corte tolerable y el espaciamiento que debe existir entre las terrazas. Generalmente, cuando los suelos son profundos y permeables, se puede construir cualquier tipo de terraza, en cambio si los suelos son poco profundos e impermeables, es necesario establecer terrazas que tengan un gradiente que permita la salida de los excesos de agua hacia un cauce natural o artificial debidamente protegido. f) Disponibilidad de maquinaria o mano de obra: Debido a los movimientos de tierra que implica la construcción de terrazas, algunas veces en las áreas de corte afloran a la superficie materiales no fértiles que pueden hacer prohibitivo algún sistema de terrazas. Clasificación de terrazas Los sistemas de terrazas se pueden clasificar según la condición de escurrimiento, el tipo de sección transversal y la clase de desagüe. Clasificación de terrazas según la condición de escurrimiento. La agrupación está en función de las características pluviales y de suelos de cada región; se consideran dos tipos: Terrazas con declive o de drenaje. Esta terraza se utiliza en áreas donde la precipitación es abundante o las características de permeabilidad y profundidad de los suelos, propician la acumulación excesiva que es necesario desalojar hacia una salida natural o artificial debidamente protegida (Figura 1) . Terrazas a nivel. Generalmente se recomiendan en áreas con precipitaciones bajas a moderadas, que I de 750 mm anuales, o donde los suelos son profundos, con buena permeabilidad y capaces de absorber toda el agua de lluvia.

Figura 1. Terrazas a declive que muestra el desagüe hacia un

cauce empastado Este tipo de terraza se construye con un bordo y canal amplio a nivel, de manera que el agua se almacene a largo de la terraza. Algunas veces se cabecean los extremos para que en suelos permeables el agua se infiltre por medio del drenaje interno (Figura 2).

Figura 2. Terrazas a nivel

Clasificación de las terrazas de acuerdo a la sección transversal. La sección transversal está formada de un bordo y de un canal. La sección consta de tres pendientes laterales conocidas como: pendiente de corte, pendiente frontal y contrapendiente las cuales se muestran en la Figura 3.

Pendiente de cor te

Contrapendiente

Pendiente de cor te

Super ficie or iginal del terreno

Canal

Figura 3. Sección transversal

Existen cinco tipos de secciones transversales de las terrazas que pueden adaptarse a las diferentes condiciones topográficas y ecológicas del lugar y que aparecen en la Figura 4. A continuación se discuten las terrazas con diferentes secciones transversales:

Terrazas 3

Figura 4. Tipos de secciones transversales de terrazas Terrazas de base ancha. Este tipo de construye de manera que se pueda laborear en toda su sección transversal. Las pendientes del bordo y el canal se proyectan para permitir el paso de la maquinaria y cubrir los requerimientos de anchura de la misma. Terrazas de banco o bancales. Esta construye para formar bancos o escalones amplios. El bordo tiene el talud aguas abajo y debe ser protegido con vegetación permanente. Este tipo de terrazas aprovecha eficientemente el agua de lluvia o de riego. Terrazas de bancos alternos. Este sistema de terrazas está constituido por una serie de bancales construidos en forma alterna con fajas de terreno natural donde no se realiza ningún movimiento de tierra. El sistema de terrazas se diseña para mejorar la configuración del terreno y lograr una mejor disposición de este para las labores agrícolas. Terrazas de base angosta o de formación sucesiva. En este tipo de terrazas, la sección transversal esta constituida por un bordo, el cual no se siembra, sino que se debe proteger con vegetación permanente. Terrazas de canal amplio o de Zingg. Se construye un bancal a nivel en la parte baja del área de captación. Esta terraza se diseña para la utilización máxima del agua. La anchura del canal varía dependiendo de la pendiente del terreno, la profundidad permisible de corte, anchura de la maquinaria, tipo de cultivo y precipitación pluvial de la zona. Clasificación de las terrazas de acuerdo con el tipo de desagüe. Las terrazas se pueden clasificar en tres grupos por el tipo de desagüe:

Terrazas con desagüe hacia un cauce empastado. Este sistema de terrazas se caracteriza por tener desagües hacia un cauce o cauces empastados, los cuales pueden estar ubicados en diferentes partes del terreno (Figura 1). Terrazas con desagüe hacia un sistema de drenaje subsuperficial. Este tipo de terrazas se caracteriza por conducir los excedentes de agua hacia las partes bajas, donde previamente se ha instalado un sistema de tubería enterrada con entradas múltiples que permite desalojarlos (Figura 5).

Figura 5. Terrazas con desagüe a un sistema subsuperficial Terrazas de absorción. Este sistema es el denominado de terrazas a nivel, donde las acumulaciones de agua se infiltran a lo largo de dichas terrazas, a través del perfil del suelo. Un ejemplo de este sistema aparece en la Figura 2.

Terrazas 4

Criterios de diseño de terrazas Para el diseño de las terrazas, es necesario considerar los aspectos siguientes: Espaciamiento entre terrazas. Características del canal. Forma de la sección transversal. La influencia de cada uno de los aspectos anteriores se discuten a continuación: Espaciamiento entre terrazas. El espaciamiento entre terrazas depende principalmente de la pendiente. Sin embargo, también influye la precipitación pluvial, la sección transversal de la terraza, los implementos agrícolas que se van a utilizar y el tamaño de las parcelas: Cálculo del espaciamiento entre terrazas. El espaciamiento se puede medir utilizando la diferencia de nivel entre ellas, denominado intervalo vertical (IV) o considerando la distancia horizontal entre ellas, que se conoce como intervalo horizontal (m). Generalmente el intervalo horizontal se mide sobre el terreno (distancia superficial), sobre todo en pendientes pequeñas donde la diferencia entre las dos mediciones es despreciable. En pendientes fuertes sí debe utilizarse el intervalo horizontal, ya que la distancia superficial puede provocar errores considerables (Figura 6).

Figura 6. Mediciones usadas en el esparcimiento entre

terrazas Los procedimientos para calcular el espaciamiento entre terrazas son los siguientes: Fórmula que considera la pendiente y la precipitación anual. Para calcular el intervalo vertical se utiliza la siguiente fórmula:

( )305.043

2

+=

o

PIV

Donde: IV es el intervalo vertical (m); P es la pendiente del terreno (%); 3 es un facto que se utiliza en áreas donde la precipitación anual es menor de 1,200 mm; 4 es el factor que se utiliza en áreas donde la precipitación anual es mayor de 1,200 mm; y 0.305 es el factor de conversión de pies a metros

Los valores del intervalo vertical aparecen en el Cuadro 1. En caso de utilizar el intervalo horizontal en lugar del vertical se emplea la siguiente fórmula:

100*

=P

IVIH (2)

Donde: IH es el intervalo horizontal (m); IV es el intervalo vertical (m): y P es la pendiente del terreno (%) Los valores del intervalo horizontal para diferentes pendientes se muestran en el Cuadro 1 Cuadro 1 Espaciamiento entre terrazas al considerar la pendiente

(S) y la precipitación

Precipitación Intervalo vertical Intervalo horizontal S %

< 1,200 > 1,200 < 1,200 >1,200 2 0.81 0.76 40.50 38.00 4 1.02 0.91 25.50 22.75 6 1.22 1.07 20.33 17.83 8 1.42 1.22 17.75 15.25 10 1.62 1.37 16.20 13.70 12 1.83 1.52 15.25 12.66 14 2.03 1.68 14.50 12.00 16 2.24 1.83 14.00 11.43 18 2.44 1.98 13.55 11.00 20 2.64 2.13 13.20 10.65 22 2.84 2.28 12.90 10.36 24 3.05 2.44 12.70 10.16 26 3.25 2.59 12.50 9.96 28 3.45 2.74 12.32 9.78 30 3.66 2.90 12.20 9.67 32 3.86 3.05 12.03 9.53 34 4.06 3.20 11.94 9.41 36 4.27 3.35 11.86 9.30 38 4.47 3.50 11.76 9.21 40 4.67 3.66 11.67 9.15 50 5.69 4.42 11.38 8.84

Ejemplo Calcular el espaciamiento entre dos terrazas en terrenos ubicados cerca de Zitácuaro, Mich., donde la pendiente es de 14% y la precipitación media anual de 1 000 mm. Al entrar con un valor de la pendiente de 14% y una precipitación menor de 1,200 mm, en el Cuadro 1, se obtiene que el intervalo vertical es de 2.03 m y el intervalo horizontal es de 14.5 m, o sea el espaciamiento entre las dos terrazas. La fórmula que utiliza como datos la pendiente del terreno, la intensidad de la precipitación y el tipo de suelo. La fórmula que se utiliza es la siguiente: IV = ap + b (3) Donde: IV es el intervalo vertical (m); A es una variable que está en función de la intensidad de la precipitación,

Terrazas 5

comúnmente varía de 0.09 a 0.18; p es la pendiente del terreno (%); y b es una variable que depende de la erosibilidad del suelo, de los métodos de cultivo y de sus prácticas de manejo. Procedimiento para el uso de la Fórmula 3. Para obtener el valor de "a" y aplicarlo a esta fórmula, es necesario ubicar el área de trabajo en el Plano 1 del Apéndice IV y obtenerlo por interpolación. Obtener el valor de "b" en el Cuadro 2, considerando el drenaje del suelo y la cubierta vegetal. Cuadro2. Valores del coeficiente "b" para calcular el espaciamiento entre terrazas Valor de

“b” Drenaje interno

del suelo Cubierta vegetal en el período

de lluvias intensas 0.30 Lento Escasa

Rápido Abundante 0.45 Lento Abundante

0.60 Rápido Abundante Con los valores de a y b, y conocida la pendiente media del terreno, se calcula el intervalo vertical (IV) por medio de la fórmula (3). Una vez obtenido el IV se procede a calcular el IH, empleando la fórmula (2): Este valor, como se mencionó anteriormente, puede considerarse como la distancia sobre el terreno que debe existir entre una terraza y otra. Ejemplo Determinar los intervalos vertical y horizontal de un sistema de terrazas por construir en la región de Zitácuaro, Mich. Los terrenos tienen una pendiente del 14%, rápida permeabilidad y una cobertura vegetal escasa en la época de lluvias. Procedimiento Se ubica la región de Zitácuaro, Mich., en el Plano del Apéndice IV y se obtiene el valor del coeficiente "a", que en este caso es 0.24. Con las características conocidas del terreno (drenaje y cobertura vegetal), se recurre al Cuadro 2. y se obtiene que el valor del coeficiente "b" es de 0.45. Con estos valores y el de la pendiente media del terreno, se obtiene el intervalo vertical por medio de la fórmula (3). IV = (0.24) (14) + 0.45 = 3.81

IV = 3.81 m Este valor se sustituye en la fórmula (2) y se obtiene el intervalo horizontal entre terrazas, o sea el espaciamiento entre terrazas. IH = (3.81/14)*100 IH = 27.21 m Para trazar las terrazas, se considera un intervalo vertical de 3.81 m y un intervalo horizontal o distancia superficial de 27.21 metros. Diseño Después de haber trazado el sistema de terrazas, es necesario diseñar éstas y los desagües, en los casos que se considere conveniente. El diseño de las terrazas dependerá del tipo y capacidad de almacenamiento, de las condiciones de drenaje y del método empleado para lograr el alineamiento o el paralelismo entre ellas. Tipos de almacenamiento. La cantidad de almacenamiento de una terraza comprende los volúmenes de excavación y de embalse natural como se observa en la Figura 7. El almacenamiento de embalse natural es el que forma la superficie del terreno y el bordo, considerando que el material de préstamo para construir éste, se obtiene de la parte baja y el excavado, cuando dicho material corresponde a la parte de aguas arriba del bordo.

Figura 7. Tipos de almacenamiento en una terraza De acuerdo con el volumen de escurrimiento calculado, el bordo de la terraza debe tener una altura suficiente para asegurar cierta capacidad de almacenamiento, la cual se facilita en terrazas a nivel, ya que en las de declive o drenaje, la profundidad del agua varía considerablemente a lo largo de la misma. Capacidad de almacenamiento de las terrazas. Para determinar la capacidad de almacenamiento en litros por metro lineal en un sistema de terrazas, es necesario considerar los aspectos siguientes: • Pendiente del terreno. • Espaciamiento entre terrazas. • Lluvia máxima esperada para un período de retorno dado

(generalmente cinco años). • Coeficiente de escurrimiento.

Terrazas 6

El procedimiento que se recomienda para determinar la capacidad de almacenamiento de un sistema de terrazas, es el siguiente: Calcular el espaciamiento entre terrazas por cualquiera de los métodos indicados. Calcular el factor de escurrimiento, el cual considera la lluvia máxima en 24 horas para un período de retorno de cinco años y el coeficiente de escurrimiento (C) que depende de los tipos de cobertura, pendiente y suelo. Los valores del coeficiente de escurrimiento que pueden utilizarse en el cálculo de la capacidad de almacenamiento de las terrazas son: 0.60 Para pendientes fuertes, mayores del 15% y en

suelos poco permeables, sin cultivo. 0.20 Para pendientes menores de 15% con suelos

permeables y vegetación densa o cultivo tupido. 0.40 Para condiciones intermedias. Si se desea mayor precisión en el valor del coeficiente de escurrimiento (C), se puede recurrir a información para el cálculo de Escurrimientos Superficiales. Los factores de escurrimiento, al considerar algunos valores de lluvia máxima en 24 horas y los coeficientes de escurrimiento anteriormente indicados, se presentan en el Cuadro 3.

Cuadro 3. Factor de escurrimiento (Fe) para calcular la capacidad de almacenamiento en terrazas

Lluvia máxima en 24 horas (cm) Coeficiente de

escurrimiento. 5.0 7.5 10.0 12.5 15.0 20.0

0.2 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 4.0 0.4 2.0 3.0 4.0 5.0 6.0 8.0 0.6 3.0 4.5 6.0 7.5 9.0 12.0 Calcular la capacidad de almacenamiento de la terraza en litros por metro lineal mediante la fórmula:

10** FeEA = (4) Donde: A es el Volumen de almacenamiento de la terraza l/m lineal; E es el Espaciamiento entre terrazas (m); Fe es el Factor de escurrimiento; y 10 es un Factor de ajuste de unidades Este volumen de almacenamiento deberá considerarse para el diseño del bordo y canal de la terraza, con lo cual se evitará su desbordamiento o ruptura.

Ejemplo de cálculo Determinar la capacidad de almacenamiento de un sistema de terrazas con separación de 16.2 m y pendiente de 10%, con textura media, con cultivo, ubicados en las inmediaciones de Durango, Dgo. El procedimiento a seguir es el siguiente: Se considera que el espaciamiento de 16.2 m, ya fue calculado. Se localiza el área de trabajo en el Plano 1 del Apéndice III, de donde se obtiene que la lluvia máxima en 24 horas, para un período de retorno de cinco años, es de 5 centímetros. Si el terreno está cultivado y tiene una pendiente de 10%, el valor del coeficiente de escurrimiento es 0.4. Con los valores del coeficiente de escurrimiento (C) y la lluvia máxima en 24 horas, en el Cuadro 3. se determina que el factor de escurrimiento resultante es de 2.0. A continuación se calcula la capacidad de almacenamiento: A = 16.2 X 2.0 X 10 A = 324 l/m lineal Con este valor de la capacidad de almacenamiento se especifican las dimensiones del bordo y canal de la terraza para considerarlos en su construcción. Dimensiones de las terrazas. Se toma en cuenta la sección transversal seleccionada y la capacidad de almacenamiento en litros por metro lineal, para precisar las dimensiones de las terrazas. Terrazas de base ancha En el Cuadro 4, aparece el croquis de este tipo de sección, con las dimensiones de la excavación, así como las del bordo. Estos valores varían según las diferentes capacidades de almacenamiento y rangos de pendientes entre 5 y 15% como máximo. Es conveniente mencionar que las dimensiones propuestas en este tipo de terraza, se pueden modificar tomando en cuenta el equipo de trabajo disponible y las características del suelo, Por ejemplo, si se tiene un suelo poco profundo, se puede disminuir la profundidad de corte y aumentar el ancho del mismo.

Terrazas 7

Cuadro 4. Dimensiones de las terrazas de base ancha

b

aa’

b’a = Ancho de corteb = Profundidad de cortea’ = Ancho de bordob’ = Altura de bordo

Dimensiones de la terraza S %

Capacidad de Alm. a a' b b

5 400 180 170 17 19 600 238 220 20 25 800 238 230 22 26 1000 268 258 22 29 1200 294 282 23 32 10 400 212 218 25 25 600 260 266 31 31 800 300 308 35 35 1000 336 344 39 39 1200 342 360 32 46 15 400 207 220 27 25 600 250 270 33 31 800 283 265 33 36 1000 306 275 36 41 1200 355 283 33 51

b) Terrazas de base angosta o de formación sucesiva Al diseñar estas terrazas se debe definir la ubicación del banco de préstamo. El material puede obtenerse de la parte de aguas abajo o del área de aguas arriba del bordo, o bien dividir los requerimientos del material tomando una parte aguas arriba y otra aguas abajo. 1. Cuando el material de préstamo se obtiene aguas abajo del bordo En este caso el material puede provenir de una zanja o de una sección parabólica, donde lo único que se hace variar es la profundidad de corte, para obtener el volumen de tierra necesario para construir el bordo. . Este procedimiento se recomienda cuando se trata de propiciar la formación de las terrazas de banco y cuando la precipitación sea excesiva, ya que la capacidad de almacenamiento en este caso es reducida, porque solamente se dispone del almacenamiento natural. El Cuadro 5, muestra los esquemas de construcción, así como las dimensiones de las terrazas para terrenos con pendientes que varían de 5 a 20%. 2. Cuando el material de préstamo se obtiene aguas arriba del bordo Se recomienda para suelos con más de 50 cm de profundidad y precipitación alta, ya que al seleccionar este sistema, se tienen los volúmenes de almacenamiento natural y el de la excavación, lo que aumenta la capacidad total de la terraza.

Las dimensiones de las terrazas cuando el material se obtiene de una excavación parabólica, aparecen en el Cuadro 6. Además se indican las capacidades de almacenamiento para terrenos con pendientes que fluctúan de 5 a 40%. 3. Cuando el material de préstamo se obtiene tanto de aguas arriba como de aguas abajo del bordo Las zonas de préstamo para la construcción del bordo, son de secciones parabólicas, una de aguas abajo y otra aguas arriba, y sus dimensiones para diferentes rangos de pendiente aparecen en el Cuadro 7. Cuadro 5 Dimensiones y capacidad de almacenamiento (A) de las

terrazas de base angosta, cuando el material de préstamo se obtiene de la parte aguas abajo

S % H B H1 Y1 H2 Y2 A (l/m) 80 20 160 36 60 1200 40 90 20 180 40 60 1188 100 20 200 44 60 1176 90 20 202 45 60 1519 5 45 100 25 180 50 60 1505 110 25 198 47 70 1492 100 25 200 56 60 1875 50 110 25 220 52 70 1860 120 30 200 57 70 1845 80 20 160 36 60 552 40 90 20 180 40 60 540 100 20 200 44 60 528 90 20 202 45 60 699 10 45 100 25 180 50 60 685 110 25 198 47 70 672 100 25 200 56 60 863 50 110 25 220 52 70 848 120 30 200 57 70 833 90 20 202 45 60 425 45 100 25 180 43 70 412 110 25 198 47 70 398 100 25 200 56 60 525 15 50 110 30 183 52 70 510 120 30 200 57 70 495 110 30 202 58 70 635 55 120 30 220 63 70 619 130 30 238 68 70 602 90 20 202 45 60 289 45 100 25 180 50 60 275 110 25 198 47 70 262 100 25 200 56 60 356 20 50 110 30 220 52 70 341 120 30 200 57 70 326 110 30 202 58 70 431 55 120 30 220 63 70 415 130 30 238 68 70 398

Este sistema de construcción de terrazas, se recomienda en suelos poco profundos, ya que la profundidad de corte se reduce. Este tipo de construcción incrementa la capacidad de almacenamiento del agua, porque en la parte aguas arriba del bordo se suman los almacenamientos de excavación y natural.

Terrazas 8

Dimensiones de las terrazas de desagüe o drenaje. Las dimensiones para este tipo de terrazas son iguales a las anteriores, lo único que varía es la capacidad de almacenamiento, ya que en estos casos se genera un desagüe que reduce al mínimo el almacenamiento. En este tipo de terrazas se deben considerar los siguientes aspectos: Cuadro 6. Dimensiones y capacidad de almacenamiento de

las terrazas de base angosta, cuando el material de préstamo se obtiene de la parte aguas arriba.

Capacidad de almacenamiento

h

Y1

B

H1

S % H B H1 Y1 A (l/m lineal)

80 20 160 1413 90 20 180 1428 40

100 20 200 1443 90 20 202 1789

100 25 180 1805 45 110 25 198 1822 100 25 200 2208 110 25 220 2227

5

50 120 30 200 2245 80 20 160 765 90 20 180 780 40

100 20 200 795 90 20 202 969

100 25 180 985 45 110 25 198 1002 100 25 200 1196 110 25 220 1214

10

50 120 30 200 1232 90 20 202 695

100 25 180 712 45 110 25 198 728 100 25 200 858 110 30 183 877 50 120 30 200 895 110 30 202 1039 120 30 220 1059

15

55 130 30 238 1079 90 20 202 559

100 25 180 575 45 110 25 198 592 100 25 200 690 110 30 220 708 50 120 30 200 726 110 30 202 834 120 30 220 855 55 130 30 238 875 100 25 200 521 110 30 183 539

20

50 120 30 200 557

Cuadro 7 Dimensiones y capacidad de almacenamiento de las terrazas de base angosta, cuando el material de préstamo se

obtiene de la parte aguas arriba y aguas abajo

Capacidad de Almacenamiento

H- Altura del Bordo (cm)B- Base del Bordo (cm)Y Longitud de corte (cm)Aguas arribaH . Profundidad de corte (cm)

1

1

Y Longitud de corte (cm)(Aguas abajo)H . Profundidad de corte (cm)(Aguas abajo

2

2

Y1

Y2

B

H2

H1

H

S %

H B H1 H2 Y1 Y2 A (l/m lineal)

80 8 10 200 160 1307 90 10 10 180 180 1308 40

100 10 10 200 200 1309 90 10 12 202 169 1654

100 12 12 187 187 1655 45 110 12 14 206 177 1657 100 12 14 208 179 2042 110 14 16 196 172 2043

5

50 120 14 16 214 187 2045 80 8 10 200 160 659 90 10 12 180 150 660 40

100 10 12 200 167 661 90 10 12 202 169 834

100 12 14 187 161 835 45 110 12 14 206 177 837 100 12 14 208 179 1029 110 14 16 196 172 1031

10

50 120 16 18 187 167 1032 90 10 12 202 169 560

100 12 14 187 161 562 45 110 14 16 177 155 563 100 12 14 208 179 692 110 14 16 196 172 693 50 120 16 18 187 167 695 110 16 18 189 168 837 120 18 20 183 165 839

15

55 130 18 20 199 179 841 90 10 12 202 169 424

100 12 14 187 161 425 45 110 14 16 177 155 427 100 14 16 179 156 523 110 14 16 196 172 525 50 120 16 18 187 167 526 110 16 18 189 168 633 120 18 20 183 165 635

20

55 130 18 20 199 176 636

a) Pendiente de la terraza Para determinar las pendientes de las terrazas debe considerarse el tipo de suelo, el espaciamiento entre ellas, la longitud de las estructuras y la magnitud de la precipitación.

Terrazas 9

Dichas pendientes deben permitir un buen drenaje y un flujo a velocidades no erosivas. Para los suelos con baja permeabilidad, es conveniente una pendiente que puede variar de 0.1 a 0.5%. En terrenos con alta permeabilidad, la pendiente puede ser mayor y generalmente varía de 0.5 a 1.5%. b) Longitud de la terraza Un desagüe con una capacidad adecuada, es factor importante para determinar la longitud de las terrazas. En general se aceptan de 300 m, como longitud máxima recomendable para que una terraza drene en una dirección determinada. Cuando el canal excede de esa longitud, la altura del bordo de la terraza debe ser más grande en el extremo inferior, lo que aumenta el costo del movimiento de tierra. En suelos permeables y con pendiente uniforme, las terrazas funcionan satisfactoriamente aun con longitudes de 500 m, siempre y cuando se proyecten, construyan y mantengan en forma adecuada. En terrenos con cárcavas o de pendiente irregular, la longitud no debe exceder de 200 m. c) Desagües hacia cauces empastados Los cauces empastados se utilizan para desfogar excedentes a velocidades no erosivas hasta el punto de descarga. Los desagües deben construirse antes, ya que es necesario asegurar el establecimiento de una buena cobertura vegetal en el canal de desagüe. Si el área a ser terraceada recibe volúmenes considerables de una zona adyacente, se deben construir canales de desviación o intercepciones, para dirigir los escurrimientos fuera del sistema de terrazas. Ubicación de las terrazas de desagüe en el campo En primer lugar, se recomienda marcar la línea del canal y el bordo, a fin de que los movimientos de tierra estén balanceados a todo lo largo de la terraza. El método que se sigue es el de cortes y rellenos, para lo cual es necesario efectuar un levantamiento del perfil de la línea del canal y el bordo.

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