Mejoramiento del canal de riego Casablanca (página 8)

Estación de Aforos : Garganta Namora

Longitud : 78º18" Latitud: 7º11" Altitud: 2,850 m.s.n.m

1. Análisis General de las Precipitaciones

La precipitación es la fuente de agua mas importante por la agricultura, ya que de una área agrícola de 217.37 Há, que existe en la zona a mejorar, cerca de aproximadamente, 186.69 Há se encuentran bajo riego complementario y aproximadamente 30.68 Há son de secano.

• Distribución Espacial de la Precipitación : la precipitación promedio anual de los pluviómetros ubicados en la zona de estudio, ha sido plasmado en un mapa, con la finalidad de conocer su distribución espacial, en el mapa señalado ,se ha podido observar que la cantidad y distribución de pluviómetros deja mucho que desear, existiendo amplias zonas sin mediciones pluviométricas.

No se llego a conclusiones definitivas en cuanto a la distribución espacial de la precipitación; sin embargo, se ha observado una gran irregularidad en la altura de lluvia.

• Distribución Altitudinal de la Precipitación : Se ha graficado la precipitación promedio anual con la elevación correspondiente de cada pluviómetro, observándose una no muy bien definida relación directa, de "a mayor elevación mayor precipitación promedio anual",con una alta dispersión alrededor de la recta promedio.
• Análisis de la Precipitación Mensual en las Áreas Agrícolas: El periodo lluvioso en promedio comienza en Octubre, mes en el que por lo general se realiza la siembra en las zonas de secano del área en estudio.

Los cultivos tendrán por lo tanto rendimientos óptimos si la lluvia disponible es igual o sobrepasa la evapotranspiraciòn potencial. Por debajo de ese valor, se reducen los rendimientos pudiendo traducirse en rendimientos muy bajos o nulos, si las lluvias son menores de 30mm. Mensuales durante dos meses seguidos.

Los meses críticos para el crecimiento y desarrollo de los cultivos transitorios, son los de Noviembre, Diciembre y Enero; en dichos meses, de proporcionar las precipitaciones, el agua que las plantas necesitan, quedara asegurada la campaña agrícola.

Para los cultivos permanentes, los meses críticos son, los de mayo, junio, julio, agosto, septiembre, ya que son 150 días en que la disponibilidad de agua es escasa, por lo que se hace necesario el riego suplementario. Se posee los Cuadro Nº 00, los datos obtenidos del Informe del Inventario, Evaluación y uso Racional de los Recursos naturales de la Sierra Sur de Cajamarca,del año 1975 y el Cuadro Nº 00,se detallan los datos obtenidos por el Senamhi,de los años 1996 al 2006.

Cuadro Nº 00

Cuadro Nº 00

1. Control de Calidad del Agua :

Se tiene reportes, sobre la calidad del agua desde el punto de vista de sales, sodio y boro con el fin de detectar su incidencia actual y futura en la salinizaciòn de los suelos. Para ello, obtuvieron varias muestras de agua en diferentes puntos ubicados en el trayecto del canal lanchiloma – chilacat.

El control efectuado en el área en estudio, arroja un contenido bajo o moderado de sales y de sodio bajo (C2S1), ello indica que , por su salinidad, las aguas son de uso limitado ,únicamente a aquellos cultivos muy sensibles a las sales y suelos impermeables y que , por su sodicidad, no presentan limitaciones de uso. Se posee el Cuadro Nº 00, los datos obtenidos del Informe del Inventario, Evaluación y uso Racional de los Recursos naturales de la Sierra Sur de Cajamarca, del año 1975.

• Uso y Administración del Agua :

En este punto, se ha tratado de establecer la situación actual del uso y administración del agua del río namora, exclusivamente, en el presente estudio contempla la localización, análisis y evaluación del problema que afecta a la agricultura de la zona de namora.

La finalidad de esta parte del estudio es la de proporcionar una idea bastante aproximada de los problemas existentes, inherentes al aspecto antes señalado ,así como las causas que los originan, con el objeto de considerarlos posteriormente en la elaboración de las recomendaciones que aseguren un mejoramiento del desarrollo hidráulico del área.

La fuente de agua mas importante para el desarrollo de la agricultura en las áreas de secano de la cuenca del rio namora, corresponde a la lluvia. En las áreas bajo riego,las fuentes de agua corresponden a los recursos no regulados del rio namora.

La entidad encargada de la distribución de las aguas del rio namora, es la Administración Técnica del Distrito de Riego de Cajamarca.

• Uso actual del agua :
• Uso Agrícola :

En la cuenca del rio namora, las áreas cultivadas pueden clasificarse en áreas de secano y áreas bajo riego. De acuerdo a esta clasificación, las áreas bajo riego tienen como fuente de abastecimiento de agua, él recurso hídrico, producto de la escorrentía superficial y de los manantiales, en cambio las áreas de secano tienen como fuente de abastecimiento el agua producto de la precipitación.

De acuerdo a la información proporcionada por la ATDR – Cajamarca, el área agrícola que riega el canal lanchiloma – chilacat (aguas del rio namora),es de 217.37 hà, de las cuales 186.69 están bajo riego y 30.68 son áreas en secano.

1. Mediante la lluvia, las plantas pueden utilizar directamente el agua para satisfacer sus necesidades; sin embargo por ser un fenómeno aleatorio es difícil que su presencia coincida con el momento oportuno para el riego. Además, dadas sus características variables en cuanto a su intensidad y duración, siempre se presenta en mayor o menor volumen que aquel requerido por la planta.

2. Uso del agua de lluvia :

   La fuente de agua mas importante para el desarrollo de la agricultura, en namora, esta constituida por el recurso hídrico de escurrimiento superficial.

   En términos generales, las aguas del río namora, son empleadas con fines de riego durante nueve meses del año (mayo a diciembre),sin que ello signifique que no puedan emplearse en los tres meses restantes, tal como sucede cuando hay ausencia de lluvias.

   Debido a la falta de una adecuada infraestructura de medición y control para la distribución del agua, no existe registro de las masas de agua superficial derivadas a las zonas con fines de riego, de allí que no se haya podido efectuar una evaluación al respecto, estableciendo su participación en el desarrollo actual.

3. Uso del agua superficial :
4. Uso del agua subterránea :

Otra de las fuentes importantes de abastecimiento de agua para riego, es la fuente natural de agua subterránea o "puquios", los mismos que se utilizan para irrigar, desde pequeñas parcelas, hasta grandes extensiones.

• Obras Hidráulicas en el rio Namora :

El presente acápite comprende el inventario y la evaluación de la infraestructura de riego existente en el rio namora.

El estudio ha sido ejecutado a nivel de reconocimiento y ha tenido como finalidad establecer el estado actual de las obras, su comportamiento hidráulico, sus características operativas y su influencia en los problemas que afectan a las zonas que irrigan, a fin de determinar sus facilidades o limitaciones en relación a un aprovechamiento racional del agua.

1. La distribución del agua, en el área en estudio, se realiza a través de los ríos Encañada, Tambomayo, Rosamayo, Rinconada, Las quinuas, La quispa, Media Naranja, Él retiro y Namora.

   Se hará referencia a las obras hidráulicas, de la red del rio namora: Canal La Perla, Canal Casablanca y Canal Lanchiloma – Chilacat, siendo esta ultima, la obra hidráulica a analizar, detenidamente, por ser de interés del presente estudio.

   1. Canal Lanchiloma – Chilacat :
2. Sistema de Distribución del Valle de Polloc :

1. El canal lanchiloma – chilacat, fue construido en el año 1940,po el señor Adolfo Bueno Cacho ,para irrigar sus terrenos de "La Perla" y "El Tambo" (Hoy terrenos ocupados por el colegio Santa Rosa).

   En el año 1946, siendo alcalde de Namora, el señor Pedro Pajares Goicochea, los pobladores del lugar a través de un proceso judicial en contra el señor Adolfo Bueno, consiguieron la prolongación del canal a los sectores de Adacucho, Ojo de Agua y Camino real.

   En el año 1979, se hizo el revestimiento del canal en base al estudio de factibilidad técnico – económica realizado por el Proyecto Especial de Pequeñas y Medianas Irrigaciones de la Sierra – PLAN MERIS.

2. Antecedentes :

   Las características físico – ambientales del área, son sumamente favorables para el desarrollo agropecuario intensivo, limitado actualmente por una deficiente distribución del recurso hídrico del rio namora, desde el cual se captan las aguas que se conducen por una canal principal revestido de 10 km.

   La bocatoma, que estuvo ubicada a la margen derecha del río namora, hoy solo queda restos de lo que fue una gran estructura de captación de agua. Además, existe un deterioro notable en diferentes partes del canal principal y en algunos tramos, no existe mas la estructura, encontrándose vestigios de concreto, limitando así el uso eficiente del agua en las zonas agrícolas. El canal por estar desprovisto de compuertas, alternas a las diseñadas por el plan meris, ha originado la ruptura, sin criterio técnico, de la infraestructura por parte de los nuevos usuarios, para servirse del agua.

   También, por ausencia de obras para evacuación de agua de lluvia (alcantarillas), en tramos donde la estructura se apoya al suelo, este por ser inestable, se ha desbordado en las épocas de lluvia, desapareciendo así tramos del canal principal.

3. Situación Actual :

   Beneficia directamente a 290 usuarios, irrigando a 186.69 hà, de pastos cultivados y productos de pan – llevar Las características físico – ambientales del área, son sumamente favorables para el desarrollo.

4. Beneficiarios :
5. Inventario de la Infraestructura de Riego :

La infraestructura esta conformada por el sistema de captación y el sistema de distribución.

• Captación (Bocatoma) :

Estructura permanente, estuvo, ubicada en la margen derecha del rio namora, fue diseñada para captar un caudal de 300 l/s y capaz de soportar una avenida máxima de 23 m3/seg. Se estructuraba de las siguientes: barraje mixto, ventanas de captación, muros de encausamiento, compuerta de captación, aliviadero, canal de emergencia.

• Sistema de Distribución :

El canal principal lanchiloma – chilacat, se inicia a continuación de lo que fue el aliviadero y tiene una longitud de 10+000 km, su capacidad de conducción es de 300 l/s, íntegramente revestido de concreto simple de 0.05 m de espesor, la pendiente hidráulica varia de 1.5 a 2 por mil.

1. Con la finalidad de establecer las bases de una política hídrica, se ha tratado de determinar, en forma generalizada, la magnitud de los problemas derivados de la variabilidad natural del régimen de precipitaciones del área mediante un balance hídrico del suelo, es decir, a través de una comparación entre la precipitación y la evapotranspiración potencial de las áreas agrícolas, mas importante, teniendo en cuenta, además, la capacidad de almacenamiento del suelo.

   El balance hídrico del suelo ha sido realizado para las tierras agrícolas desarrolladas, con el fin de determinar, la evapotranspiración real de los cultivos y el déficit agrícola de los suelos, ello pone en evidencia si es necesario poner las tierras bajo riego con miras de proveer a los cultivos del agua necesaria para obtener el rendimiento optimo.

   1. La evapotranspiración potencial ha sido estimada, para toda el área en estudio, en base a la aplicación de la formula de Blanney & Criddle, la misma que fue desarrollada, relacionando valores reales de uso consuntivo, con la temperatura media mensual (t) y el porcentaje mensual de las horas de sol. La formula general, que permite determinar la evapotranspiración potenial mes a mes, es la siguiente:

      ETP = p (0.457t + 8.13); donde: p = % mensual de horas de sol y t = temperatura media mensual, en ºC.

   2. Evapotranspiración Potencial :
   3. Balance Hídrico :
2. Balance Hídrico del Área Agrícola :

El recurso hídrico disponible en el área del proyecto esta representado por la precipitación estacional, que cae irregularmente en el área y para una parte menor de la extensión total cultivada, además, por el escurrimiento superficial. Para los fines del balance hídrico, sólo se ha considerado, la precipitación estacional, no habiéndose tomado en cuenta el aporte de los ríos por no existir estructuras de medición de sus descargas.

1. 1. En un proyecto de irrigación la parte que comprende el diseño de los canales y obras de arte, si bien es cierto que son de vital importancia en el costo de la obra, no es lo más importante puesto que el caudal, factor clave en el diseño y el más importante en un proyecto de riego, es un parámetro que se obtiene sobre la base del tipo de suelo, cultivo, condiciones climáticas, métodos de riego, etc., es decir mediante la conjunción de la relación agua – suelo – planta y la hidrología, de manera que cuando se trata de una planificación de canales, el diseñador tendrá una visión mas amplia y será mas eficiente, motivo por lo cual el ingeniero agrícola destaca y predomina en un proyecto de irrigación.

      No siempre se puede diseñar de acuerdo a las condiciones mencionadas, al final se imponen una serie de circunstancias locales que imponen un diseño propio para cada situación.

   2. Generalidades :

      Se debe tener en cuenta ciertos factores, tales como: tipo de material del cuerpo del canal, coeficiente de rugosidad, velocidad máxima y mínima permitida, pendiente del canal, taludes, etc.

      La ecuación más utilizada es la de Manning o Strickler, y su expresión es:

      

       

      Donde:

      Q = Caudal (m3/s)

      n = Rugosidad

      A = Área (m2)

      R = Radio hidráulico = Área de la sección húmeda / Perímetro húmedo

      En la tabla DC06, se muestran las secciones más utilizadas.

      1. Criterios de diseño:
   3. Diseño de secciones hidráulicas :
2. Diseño Hidráulico :

Se tienen diferentes factores que se consideran en el diseño de canales, aunque el diseño final se hará considerando las diferentes posibilidades y el resultado será siempre una solución de compromiso, porque nunca se podrán eliminar todos los riesgos y desventajas, únicamente se asegurarán que la influencia negativa sea la mayor posible y que la solución técnica propuesta no sea inconveniente debido a los altos costos.

1. Esta depende del cauce y el talud, dado a las paredes laterales del mismo, vegetación, irregularidad y trazado del canal, radio hidráulico y obstrucciones en el canal, generalmente cuando se diseña canales en tierra se supone que el canal está recientemente abierto, limpio y con un trazado uniforme, sin embargo el valor de rugosidad inicialmente asumido difícilmente se conservará con el tiempo, lo que quiere decir que en la práctica constantemente se hará frente a un continuo cambio de la rugosidad. La siguiente tabla nos da valores de "n" estimados, estos valores pueden ser refutados con investigaciones y manuales, sin embargo no dejan de ser una referencia para el diseño:

   Tabla DC05. Valores de rugosidad "n" de Manning

   n	Superficie
   0.010	Muy lisa, vidrio, plástico, cobre.
   0.011	Concreto muy liso.
   0.013	Madera suave, metal, concreto frotachado.
   0.014	Canales de Concreto.
   0.020	Canales naturales de tierra, libres de vegetación.
   0.025	Canales naturales con alguna vegetación y piedras esparcidas en el fondo
   0.035	Canales naturales con abundante vegetación.
   0.040	Arroyos de montaña con muchas piedras.

   Tabla DC06. Relaciones geométricas de las secciones transversales más frecuentes.

   

    

2. Rugosidad :

   La inclinación de las paredes laterales de un canal, depende de varios factores pero en especial de la clase de terreno donde están alojados, la U.S. BUREAU OF RECLAMATION recomienda un talud único de 1,5:1 para sus canales, a continuación se presenta un cuadro de taludes apropiados para distintos tipos de material:

   Tabla DC07. Taludes apropiados para distintos tipos de material

   MATERIAL	TALUD (horizontal : vertical)
   Roca	Prácticamente vertical
   Suelos de turba y detritos	0.25 : 1
   Arcilla compacta o tierra con recubrimiento de concreto	0.5 : 1 hasta 1:1
   Tierra con recubrimiento de piedra o tierra en grandes canales	1:1
   Arcilla firma o tierra en canales pequeños	1.5 : 1
   Tierra arenosa suelta	2:1
   Greda arenosa o arcilla porosa	3:1

   Fuente: Aguirre Pe, Julián, "Hidráulica de canales", Centro Interamericano de Desarrollo de Aguas y Tierras , Venezuela, 1974

   Tabla DC08. Pendientes laterales en canales según tipo de suelo

   MATERIAL	CANALES POCO PROFUNDOS	CANALES PROFUNDOS
   Roca en buenas condiciones	Vertical	0.25 : 1
   Arcillas compactas o conglomerados	0.5 : 1	1 : 1
   Limos arcillosos	1 : 1	1.5 : 1
   Limos arenosos	1.5 : 1	2 : 1
   Arenas sueltas	2 : 1	3 : 1
   Concreto	1 : 1	1.5 : 1

   Fuente: Aguirre Pe, Julián, "Hidráulica de canales", Centro Interamericano de Desarrollo de Aguas y Tierras, Venezuela, 1974

3. Talud apropiado según el tipo de material:

   La velocidad mínima permisible es aquella velocidad que no permite sedimentación, este valor es muy variable y no puede ser determinado con exactitud, cuando el agua fluye sin limo este valor carece de importancia, pero la baja velocidad favorece el crecimiento de las plantas, en canales de tierra, da el valor de 0.762 m/seg. Como la velocidad apropiada que no permite sedimentación y además impide el crecimiento de plantas en el canal.

   La velocidad máxima permisible, algo bastante complejo y generalmente se estima empleando la experiencia local o el juicio del ingeniero; las siguientes tablas nos dan valores sugeridos.

   Tabla DC09. Máxima velocidad permitida en canales no recubiertos de vegetación

   MATERIAL DE CAJA DEL CANAL	"n" Manning	Velocidad (m/s)
   		Agua limpia	Agua con partículas coloidales	Agua transportando arena, grava o fragmentos
   Arena fina coloidal	0.020	1.45	0.75	0.45
   Franco arenoso no coloidal	0.020	0.53	0.75	0.60
   Franco limoso no coloidal	0.020	0.60	0.90	0.60
   Limos aluviales no coloidales	0.020	0.60	1.05	0.60
   Franco consistente normal	0.020	0.75	1.05	0.68
   Ceniza volcánica	0.020	0.75	1.05	0.60
   Arcilla consistente muy coloidal	0.025	1.13	1.50	0.90
   Limo aluvial coloidal	0.025	1.13	1.50	0.90
   Pizarra y capas duras	0.025	1.80	1.80	1.50
   Grava fina	0.020	0.75	1.50	1.13
   Suelo franco clasificado no coloidal	0.030	1.13	1.50	0.90
   Suelo franco clasificado coloidal	0.030	1.20	1.65	1.50
   Grava gruesa no coloidal	0.025	1.20	1.80	1.95
   Gravas y guijarros	0.035	1.80	1.80	1.50

   Fuente: Krochin Sviatoslav. "Diseño Hidráulico", Ed. MIR, Moscú, 1978

   Para velocidades máximas, en general, los canales viejos soportan mayores velocidades que los nuevos; además un canal profundo conducirá el agua a mayores velocidades sin erosión, que otros menos profundos.

   Tabla DC10. Velocidades máximas en hormigón en función de su resistencia.

   RESISTENCIA, en kg/cm2	PROFUNDIDAD DEL TIRANTE EN METROS
   	0.5	1	3	5	10
   50	9.6	10.6	12.3	13.0	14.1
   75	11.2	12.4	14.3	15.2	16.4
   100	12.7	13.8	16.0	17.0	18.3
   150	14.0	15.6	18.0	19.1	20.6
   200	15.6	17.3	20.0	21.2	22.9

   Fuente: Krochin Sviatoslav. "Diseño Hidráulico", Ed. MIR, Moscú, 1978

   Esta tabla DC10, da valores de velocidad admisibles altos, sin embargo la U.S. BUREAU OF RECLAMATION, recomienda que para el caso de revestimiento de canales de hormigón no armado, las velocidades no deben exceder de 2.5 m/seg. Para evitar la posibilidad de que el revestimiento se levante.

4. Velocidades máxima y mínima permisible:
5. Borde libre :

Es el espacio entre la cota de la corona y la superficie del agua, no existe ninguna regla fija que se pueda aceptar universalmente para el calculo del borde libre, debido a que las fluctuaciones de la superficie del agua en un canal, se puede originar por causas incontrolables.

La U.S. BUREAU OF RECLAMATION recomienda estimar el borde libre con la siguiente formula:

Donde:

Borde libre: en pies.

C = 1.5 para caudales menores a 20 pies3 / seg.

C = 2.5 para caudales del orden de los 3000 pies3/seg.

Y = Tirante del canal en pies

La secretaría de Recursos Hidráulicos de México, recomienda los siguientes valores en función del caudal:

Tabla DC11. Borde libre en función del caudal

Fuente: Minag, "Consideraciones Generales Canales Trapezoidales"

Máximo Villón Béjar, sugiere valores en función de la plantilla del canal:

Tabla DC12. Borde libre en función de la plantilla del canal

Fuente: Villón Béjar, Máximo; "Hidráulica de canales", Lima, 1981

1. Diseño del Canal Lanchiloma :

Sección I

Sección II

Sección III

1. 1. Generalidades :
2. Diseño Estructural :

Proceso creativo mediante el cual se le da forma a un sistema estructural para que cumpla una función determinada con un grado de seguridad razonable y que en condiciones normales de servicio tenga un comportamiento adecuado. Es importante considerar ciertas restricciones que surgen de la interacción con otros aspectos del proyecto global; las limitaciones globales en cuanto al costo y tiempo de ejecución así como de satisfacer determinadas exigencias estéticas. Entonces, la solución al problema de diseño no puede obtenerse mediante un proceso matemático rígido, donde se aplique rutinariamente un determinado conjunto de reglas y formulas.