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5as Jornadas de Investigacin Universidad Autnoma de Zacatecas

25 al 29 de Junio del 2001 Trabajo: TI/UI-05/084

PROYECTO EJECUTIVO DE LOS SISTEMAS DE RIEGO CUENCA BAJA DEL RO JUCHIPILA,

LA QUEMADA Y LA CAMPANA, EN EL ESTADO DE ZACATECAS

Oscar Antonio Dzul Garca1, Francisco Aguilar Ortega1, Pedro Alvarado Medelln1

Rodolfo Gutirrez Garza2, Enrique Rivas Robles2

1Universidad Autnoma de Zacatecas Unidad Acadmica de Ingeniera

Maestra en Planeacin de Recursos Hidrulicos [email protected]

2Comisin Nacional del Agua

Resumen En Mxico, el 35% de la superficie de riego corresponde a obras medianas y pequeas en la que se obtiene el 50% de la produccin agrcola nacional. En esta superficie de riego se han detectado 800 000 Hectreas que no se usan o que presenta un bajo aprovechamiento. Para incrementar la produccin en esta superficie de riego, la Comisin Nacional del Agua ha implementado programas ambiciosos para lograr a corto plazo su rehabilitacin y modernizacin. En este documento se describen los avances para la rehabilitacin y complementacin para la modernizacin de los sistemas de riego de La Quemada, La Campana, Achoquen, San Agustn y Chihuila.

ANTECEDENTES Actualmente los sistemas de riego por operan a bajas eficiencias gravedad, 47% de eficiencia a nivel parcelario, debido principalmente a la falta de infraestructura de conduccin, distribucin y a las prdidas por escurrimiento superficial y percolacin profunda, adems de aplicar riegos inoportunos, ocasionando que los rendimientos sean bajos. Para mejorar las eficiencias de aplicacin y distribucin a nivel parcelarios es necesario rehabilitar y/o modernizar la infraestructura para riego, incluyendo estructuras de regulacin y control. Este bajo porcentaje de aprovechamiento del agua disponible para riego ha provocado que la Comisin Nacional del Agua a travs del Programa de Uso Pleno de la Infraestructura Hidroagrcola est implementado programas para la modernizacin de esta superficie de riego. OBJETIVO Realizar los Proyectos Ejecutivos para modernizar las Unidades de Riego La Quemada, Villanueva; La Campana, Valparaso; Achoquen, San Agustn y Chihuila, Apozol en el estado de Zacatecas, en los que se deber de construir, complementar, rehabilitar y modernizar los sistemas para lograr el uso pleno de la infraestructura construida. JUSTIFICACIN En promedio en Mxico llueven del orden de 770 mm de agua al ao, que equivalen a un volumen de agua de 1,522 km3, de esta cantidad alrededor del 70% se evapora, el resto se infiltra y recarga los acuferos o escurre superficialmente en los ros, cerrando as el ciclo



hidrolgico. Este volumen de agua, a menos que se afecte substancialmente el clima global, es invariante a largo plazo. Aproximadamente el 76% del agua que se consume en Mxico es para riego de cultivos, el 17% para el abastecimiento de agua de las poblaciones, el 5% para las industrias que tienen su propio sistema de abastecimiento y el resto para otros usos. El bajo aprovechamiento de los recursos hidroagrcolas disponibles, debido a la falta de infraestructura de regulacin y distribucin del agua para riego, ha provocado la necesidad de establecer e implementar acciones tendientes a cumplir el objetivo de incrementar el aprovechamiento del suelo y agua disponibles hasta lmites atractivos, que impacten en el bienestar de la poblacin. Zacatecas, por su situacin orogrfica, no cuenta recursos hidrulicos subterrneos ni con grandes ros que permitan su aprovechamiento. Estas restricciones hacen necesario implementar estrategias y programas de uso eficiente del agua para riego. La Comisin Nacional de Agua a travs del programa de Uso Pleno de la Infraestructura Hidroagrcola ha implementado acciones que inciden en el incremento de la produccin agrcola, optimizando los recursos hidrulicos disponibles. La Maestra en Planeacin de Recursos Hidrulicos, programa de la Unidad Acadmica de Ingeniera, entre sus principales lneas de investigacin contempla acciones que incidan en el incremento de la productividad agrcola, optimizando el recurso agua en las conducciones y distribucin, as como su aplicacin en las Unidades de Riego. En el ao 2000, la Comisin Nacional del Agua (CNA), solicita a la Universidad Autnoma de Zacatecas (UAZ), a travs de la Maestra en Planeacin de Recursos Hidrulicos (MPRH) realizar los Proyectos Ejecutivos para modernizar las Unidades de Riego La Quemada, Villanueva; La Campana, Valparaso; Achoquen, San Agustn y Chihuila, en el municipio de Apozol en el estado de Zacatecas. Para la realizacin de los proyectos ejecutivos, la MPRH realiz los trabajos bajo las Trminos de Referencia y Normas Generales de Proyecto para Sistemas de Riego de la CNA. Los trabajos a ejecutar son:

Topografa o Elaboracin de plano catastral. o Elaboracin de planta general del sistema. o Topografa de detalle para proyecto de tuberas o canales. o Poligonal de apoyo para localizacin de trazo definitivo de canales o lneas de

conduccin por construir.

Geotecnia o Estudios de Mecnica para Bancos de Materiales para terraplenes y

dosificaciones de concretos.



Localizacin definitiva de lneas de conduccin.

Diseo de estructuras (Tanques de regulacin, canales, infraestructura para riego, tuberas y canales).

Informe final

Topografa Antes de iniciar los trabajos, se realiz la planeacin general para cada uno de los de los proyectos ejecutivos. Se recopil informacin de los Diagnsticos Conjuntos desarrollados por la misma MPRH [Ref. 4, 5], informacin complementaria proporcionada por CNA y con visitas a las zonas de riego en compaa de los usuarios. Estas actividades tuvieron como finalidad estimar y programar las actividades para definir los frentes de trabajo. Para el levantamiento topogrfico, se realizaron visitas a la Unidades de Riego, con el fin de determinar la accesibilidad de la zona, as como localizar puntos de mayor dominio visual, identificar zonas con topografa pronunciada (cruces de arroyos, acantilados o barrancos) que pudieran presentar dificultades para el desarrollo de los trabajos. Despus de analizar las caractersticas topogrficas de las unidades tom la decisin de crear una red de puntos para referencia de la infraestructura hidroagrcola (lneas de conduccin, canales, estructuras especiales, bombeos, cruces, sifones, etc.) para su pronta localizacin, durante la construccin. Los puntos de referencia se establecieron con monumentos ubicados a lo largo de la unidad con las coordenadas X,Y,Z. Para levantar la red se utiliz un sistema de posicionamiento global (GPS) de alta precisin. Este sistema propiedad de la UAZ, est compuesto por dos receptores integrados (de nivel geodsico), un programa de cmputo de procesamiento estadstico de datos y todos los componentes requeridos para que el sistema produzca resultados de calidad en un mnimo de tiempo. En la Fotografa 1 se muestra el GPS en la Unidad de Riego de Achoqun. El GPS capta las seales emitidas por satlites GPS y almacena la informacin en su memoria interna. Posteriormente los datos son transferidos a una computadora para su proceso estadstico y ajuste. De esta manera, se levantaron las redes de puntos para cada una de las Unidades de Riego.



Fotografa 1 Operacin de GPS en campo

Simultneamente a este trabajo, se levant una red de puntos secundara para levantar la planta general del sistema con una Estacin Total marca Sokkia con aproximacin de 1 (uno) segundo en su lectura de ngulos, un alcance de 1800 m en su distanci metro y una aproximacin de lectura en la distancia de 0.001 m. La metodologa utilizada para el posicionamiento con la estacin total fue la de conservacin de azimut y el criterio de error fue la obtencin de la desviacin estndar de un nmero de medidas a un mismo punto.

Fotografa 2 Estacin total en la Unidad de Riego Chihuila

Con este equipo se levantaron los planos catastrales, as como en la ubicacin de canales, presas y la infraestructura hidrulica existente y topografa de detalle para proyectos de tuberas y/o canales, con el apoyo de los usuarios de las Unidades de Riego. En la Fotografa 2 se muestra el levantamiento topogrfico de la Unidad de Riego Chihuila y en la Fotografa 3 el levantamiento catastral en la Unidad de Riego La Quemada



Fotografa 3 Estacin total en levantamiento catastral en La Quemada

Geotecnia Para determinar las propiedades mecnicas de los materiales para la formacin de terraplenes o en cortes, se realizaron excavaciones de pozos a cielo abierto a cada 500 m a lo largo de los trazos definitivos de tubera y/o canal.. Para los bancos de materiales se localizaron y delimitaron respecto a la Unidad de Riego. Posteriormente las muestras en laboratorio se obtuvieron las propiedades mecnicas de las muestras de suelo para cada pozo. En las Fotografas 4, 5 y 6 se muestran algunos aspectos del estudio de Geotecnia de la Unidad de Riego La Quemada.

Fotografa 4 Maquinaria en excavacin de pozos a cielo abierto.



Fotografa 5 Determinacin de granulometra

Fotografa 6 Copa de Casagrande para prueba de lmite liquido

Diseo de la infraestructura de riego Para la seleccin de la infraestructura de riego, considerando el levantamiento topogrfico, as como criterios econmicos se propuso implementar una red de distribucin de baja presin. La finalidad de esta red (tuberas, accesorios y estructuras que conducen el agua desde tanques de servicio de regulacin hasta las vlvulas hidrntes) es proporcionar agua a las parcelas en la



cantidad necesaria y en el tiempo oportuno para satisfacer las necesidades hdricas de los cultivos. El diseo hidrulico de las conducciones se realiz considerando las tcnicas de optimizacin, y ecuaciones de la hidrulica de tuberas. Este diseo consider, adems, las normas tcnicas de la CNA para redes de distribucin. Para determinar las prdidas de energa en las conducciones, se utiliz el modelo de Darcy Weisbach, que tiene un fundamento terico slido, considera el esfuerzo cortante entre la tubera y el lquido, as como a la viscosidad del mismo, adems, este modelo considera a los tres tipos de regmenes de flujo ( laminar, transicin y turbulento ) y su rango de aplicacin no se restringe a las variables experimentales, como sucede con los modelos empricos de Hazen Williams y Manning. Por su bajo costo, flexibilidad, instalacin y bajo mantenimiento se consider utilizar tubera de PVC. Para interconectar la tubera hidrulica en las lneas de conduccin y circuitos, se utilizaron accesorios para cambio de direccin del flujo del agua, derivacin o unin de sistemas de igual o diferente dimetro, cierre de extremos de lnea, uniones de tubera de P. V. C. a vlvulas o piezas metlicas, as como, de vlvulas de desfogue, admisin y expulsin de aire. Estos accesorios son utilizados para proteccin de transitorios en las lneas de conduccin. Una vez diseado las lneas de conduccin, se cuantificaron las cantidades de obras, tubera, piezas especiales y se digitalizaron en AutoCad.

Fotografa 7 Personal de la UAZ digitalizando secciones del trazo.



AVANCES Considerando los trminos de referencia del Convenio con CNA, se tiene un avance del 80% y las cantidades de obra se muestran en el siguiente cuadro.

Actualmente se estn complementando los proyectos ejecutivos con las especificaciones de construccin y los presupuestos de obra. En el mes de Abril de 2001 la MPRH present a las autoridades nacionales de la CNA y representantes estatales (SAGAR, SEFOA y Gobierno del Estado) los avances de los Proyectos Ejecutivos. Por parte de la UAZ, participaron en la presentacin el M. en I. Oscar Antonio Dzul Garca, Ing. Francisco Aguilar Ortega e Ing. Pedro Alvarado Medelln responsable y principales colaboradores del proyecto. Fotografa 8.

Fotografa 8 Presentacin de Proyecto Ejecutivos ante Autoridades Federales de la CNA

Sistema de Riego Canal Principal Canales Laterales No. De Tomas No. De Desfogues

m.l. m.l. pza. pza. Hectreas Familias

Municipio de Villanueva

P.A. La Quemada * 7,150 11,390 69 hidrantes 7 90.81 133

Municipio de Valparaso

P.A. La Campana ** 10,260 18,750 60 vlvulas 21 342.3 43

Cuenca Baja Ro Juchipila

P. A. Achoqun *** ---- ---- 21 Bombeos ---- 289 80

P. A. Chihuila **** 9300 11000 123 tomas 40 346 123

* Proyecto Ejecutivo comprende Plano Catastral y Diseo de Linea de Conduccin y Distribucin, e Implementacin de Riego a Baja Presin.** Proyecto Ejecutivo comprende Plano Catastral y Diseo de Linea de Conduccin y Distribucin.

Beneficios



RECONOCIMIENTOS Agradeciendo al personal que colabora en este proyecto: Oscar Flabio Alfaro Echeverra, Carlos Joel Abrego Gngora, Baudelio Rodrguez Gonzlez, ngel Santibez Vargas, Miguel ngel Martnez Torres, Luis Felipe Pineda Martnez, Dagoberto Chvez Carlos y Pedro Justo Santiago Jimnez. Referencias.

1. Dzul Garca O. A., Aguilar Ortega F, Alvarado Medelln, P., Diagnstico Conjunto de la Cuenca Baja del Ro Juchipila, Tomo IV, Comisin Nacional del Agua, Universidad Autnoma de Zacatecas, Zacatecas, Mxico, 2000.

2. Dzul Garca O. A., Aguilar Ortega F, Alvarado Medelln, P., Diagnstico Conjunto de

la Cuenca Baja del Ro Juchipila, Tomo V, Comisin Nacional del Agua, Universidad Autnoma de Zacatecas, Zacatecas, Mxico, 2000.

3. Comisin Nacional del Agua., Manual de diseo de sistemas de agua potable, Mxico,

1994. 4. Instituto Mexicano de Tecnologa del Agua, Manual de diseo de sistemas de baja

presin, Mxico, 1997. 5. Comisin Nacional del Agua., Normas y especificaciones de la obra pblica, Mxico,

1990.

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