1. CONSIDERACIONES GENERALES
1.1. Objetivos y alcances
En general una adecuada planificación del sistema de riego debe asegurar los aspectos siguientes:
a. Que el agua llegue a todos los usuarios en la cantidad requerida.
b. Que existan suficientes estructuras de medición en buen estado para repartir el agua con equidad.
c. Que el sistema de riego en conjunto sea adecuado y que no represente un mantenimiento costoso y agotador.
d. Costo razonable, que permita un beneficio-costo positivo del proyecto. e. Eficiencia hidráulica del sistema.
f. Facilidades de operación y mantenimiento. g. Seguridad del sistema.
La ingeniería del proyecto comprende:
– El planeamiento hidráulico, que viene a ser la concepción hidráulica del proyecto.
– Obras complementarias (Ejm: vialidad).
– El diseño de las obras proyectadas con costos y especificaciones técnicas.
Planeamiento hidráulico
El planeamiento hidráulico deberá determinar los parámetros siguientes:
a. Cédula de cultivo y área de riego.
b. Caudales mensuales de riego y caudal máximo de captación. c. Familias beneficiadas.
d. Planteamiento de las obras de ingeniería y la eficiencia del sistema de riego – gráfico del esquema hidráulico.
e. Modalidades de distribución del agua entre los usuarios. f. Modalidades de aplicación del riego y módulo de riego. Diseño de obras
El diseño de las obras de ingeniería comprenderá:
a. Obras que incrementan la disponibilidad hídrica o de "producción de agua", que comprenden las obras proyectadas, cuando la fuente de aguas superficiales en un río y en la propia cuenca son insuficientes y por tanto se recurre a otras fuentes de agua que para su disponibilidad requieren obras específicas. Como son:
– Regulación de cuencas mediante embalses.
– Bombeo de acuíferos (agua subterránea).
– Captación de agua sub-alveas (aguas que discurran subterráneamente por el lecho del río).
– Canales de transvase de cuencas. b. Obras de captación (tomas).
c. Obras de conducción, en la que de deberá incluirse las obras siguientes:
– Plataforma del canal.
– Caja del canal.
– Obras de arte.
– Caminos de acceso y de inspección.
d. Obras del sistema de distribución, comprende:
– Laterales.
– Sub-laterales.
– Reservorios nocturnos.
– Obras de arte.
1.2. Aspectos a considerarse en el planeamiento de un proyecto de riego a) Viabilidad económica
Considera que el proyecto debe ser económicamente ventajoso bajo los patrones locales. La medición de este concepto se hará mediante la evaluación económica.
Las condiciones para la viabilidad de este concepto que deberá considerarse en un proyecto de riego son:
a. Existencia de mercados adecuados que demande la producción a ofertarse. b. Que la actividad prioritaria de la población meta sea la agropecuaria.
c. Servicios e insumos que permitan una producción a costos razonables.
d. Ubicación geopolítica adecuada de la zona de riego, respecto al mercado, relacionado mediante una adecuada infraestructura vial y telecomunicaciones.
e. Población meta con conocimientos, experiencia y organización adecuada que permita absorber tecnologías y retos empresariales de una producción adecuada a los mercados.
f. Infraestructura de riego eficiente y con costos operativos y de mantenimiento al alcance de los usuarios.
b) Viabilidad social
Considera que el proyecto sea de verdadero interés de la población meta y que esta participe en la planificación y ejecución del proyecto.
En este aspecto debe considerarse los elementos siguientes:
a. Que el proyecto sea de interés en conjunto de los diversos estratos sociales, con aceptación de los más pobres, determinado en talleres participativos.
b. Que no exista contradicciones serias de la población, sean éstos políticos o de grupos de interés.
c. Para afrontar el proyecto deberá existir o crearse una organización de los beneficiarios, que permita su participación activa en la planificación, ejecución, operación y mantenimiento del sistema.
d. Es muy conveniente que previo a la ejecución del proyecto, se tenga acuerdos sobre las modalidades de distribución del agua y las tarifas de pago sobre el derecho del uso del agua.
e. Acuerdos de la población beneficiaria sobre el aporte para la ejecución del proyecto, usualmente se
traduce en el apoyo de mano de obra no remunerada.
c) Viabilidad ambiental
Considera que el proyecto no debe afectar negativamente al medio ambiente
Debe considerarse los siguientes aspectos:
a. Efectos de la infraestructura proyectada, sobre todo cuanto esta incluye embalses, derivaciones de cauces de agua, drenes, etc.
b. Efectos de la aplicación del riego en erosión de laderas, incremento del nivel freático en zonas planas, salinización de suelos, etc.
c. Efectos de la agricultura, por la destrucción de la cobertura vegetal, introducción de nuevas especies,
monocultivo, uso de agroquímicos, etc.
d. Efectos de actividades y/o infraestructura complementaria, como caminos, agroindustrias, centros poblados, etc.
Los principales peligros ecológicos en los sistemas de riego son:
– Aparición de organismos trasmisores de enfermedades por el cambio hídrico de la zona de riego o espejos de agua de embalses.
– Incremento de agroquímicos en el área de riego, que produce contaminación de aguas de escorrentía.
– Erosión, sedimentación y salinizaciones.
– Consecuencias ecológicas por cambios en la utilización del agua, de la tierra y distribución de la población.
– En los ríos captados o embalses, cambios ecológicos aguas abajo, por cambios en caudales, velocidad, temperatura, profundidad y sedimentos en los cauces naturales.
d) Consideraciones técnicas
Se refiere a una concepción integral y adecuada del proyecto
Comprende los siguientes aspectos:
a. Concepción del proyecto de riego en el marco de una planificación de cuencas (ver gráfico 1).
b. Infraestructura de riego, adecuada a los requerimientos técnicos, económicos, operativos y de mantenimiento.
c. El estudio de ingeniería debe incluir todas las alternativas viables.
d. Determinación del tipo de riego que puede ser permanente o estacional y también con plena satisfacción de la demanda de agua de los cultivos o con satisfacción deficitaria.
e. Sistema de operación y mantenimiento (O + M), adecuado a las características sociales, culturales y económicas de la población beneficiaria.
f. Considerar infraestructura y actividades complementarias como son: vialidad, energía, agroindustria, etc.
g. Modelo de desarrollo agrícola. h. Plan de ejecución adecuado. e) Consideraciones legales
Debe considerarse los aspectos siguientes:
a. Derechos de agua de la fuente hídrica a utilizarse y de los usuarios. b. Derechos de paso para las obras de riego y otras.
c. Titulación y derechos de uso sobre la tenencia de la tierra. d. Rol del estado sobre la distribución del agua.
e. Consideraciones legales sobre las organizaciones existentes o por formarse.
f. Presencia de instancias administrativas para superar litigios internos sobre derechos de agua y tenencia de tierras.
2. CAUDALES DE DISEÑO
2.1 Introducción
Determinado la oferta y demanda de agua para el riego, se podrá determinar el área de riego, lo que representa el balance hídrico.
Debe indicarse que el área de riego, puede o no coincidir con el concepto de cobertura del área de riego, pues es frecuente que la cobertura sea mayor al área neta de riego cuando cada usuario riega solo una fracción de su propiedad.
Definido la cobertura del área de riego, se deberá realizar el planeamiento hidráulico que comprende el alineamiento y caudales de los diferentes componentes del proyecto como son:
1. Captación.
2. Canal principal.
3. Canales laterales.
Para la definición de los caudales en estas estructuras deberá definirse la:
– Eficiencia de conducción y aplicación del riego.
– Periodo de riego/diario.
– Reservorios nocturnos / ubicación / volúmenes.
– Modalidades de distribución del agua en el sistema y entre usuarios.
– Volúmenes de embalse, en caso de proyectos con represas, debiendo considerarse:
° Volumen de escurrimiento de la cuenca.
° Volumen dinámico, que representa el volumen requerido para la demanda de agua.
° Volumen estático, que representa el volumen que es necesario represar.
– Usos complementarios del agua, como hidroeléctricos, piscigranjas o agua potable.
2.2 Caudales de captación
El caudal de captación de una bocatoma o estación de bombeo, dependerá de los factores siguientes:
a) Módulo máximo de riego (l/seg/ha.). b) Área neta de riego (has.).
c) Coeficiente de seguridad (1.1 ó 1.2) por posibles cambios en la cédula de cultivo o menor eficiencia de riego que la supuesta en los cálculos, ETM poco realista, etc.
d) Horas de riego (conducción) por día, puesto que el módulo indicado esta referido al abastecimiento de
24 horas/día y 30 días al mes.
e) Demandas adicionales de riego.
Ejemplo:
Datos
Cuál será el caudal de captación para un sistema de riego de 200 has netas de riego, con módulo de 0.8
l/s/ha (máximo) y riego de 12 horas/día sin reservorios nocturnos.
2.3. Capacidad de conducción de los canales
Deberá considerarse previamente los siguientes aspectos:
Eficiencia del sistema de riego
Considerando la importancia de la eficiencia de la conducción del canal principal y sistema de distribución, deberá indicarse bajo qué condiciones de revestimiento el canal cumplirá las eficiencias indicadas. En sistemas con embalse se incluirá la eficiencia de conducción de la presa a la toma. Finalmente la eficiencia de aplicación de riego.
Periodo de riego/día y reservorios de regulación
Es indudable que el riego diurno es más fácil y eficiente que el riego de 24 horas/día, pues el riego nocturno siempre es deficiente.
El riego diurno puede hacerse conduciendo el doble de lo requerido por el canal principal, cuando la disponibilidad del agua en la fuente de agua lo permite o cuando un embalse puede utilizarse a su vez como reservorio nocturno, por su proximidad a la toma, siempre y cuando conducir el doble por el canal se justifique económicamente.
También puede solucionarse, construyendo reservorios nocturnos en la zona de riego. Esta situación tiene la ventaja de que no es necesario duplicar la capacidad del canal principal y además de requerir del doble del caudal requerido en la fuente hídrica.
El inconveniente radica, a veces, en la dificultad de disponer áreas para la construcción de los reservorios nocturnos en la zona de riego, por el hecho de que los campesinos no quieren ceder terrenos.
a) Canal principal
El caudal queda definido por el caudal de captación, para toda su longitud, cuando no tiene salida de laterales en su recorrido, caso contrario se puede considerarse un canal cónico o telescópico, en que su capacidad va disminuyendo progresivamente. En estos casos la disminución de caudal por tramos, no debe realizarse exactamente de acuerdo a la salida de los laterales. Será mejor ser conservador y disminuir como máximo caudales en solo tres tramos, aunque hubiera mucho más laterales.
b) Canales laterales
Llamase canales laterales a los canales que salen del principal, sin que se utilicen todavía como canales regaderas, no importando el número de subdivisiones que tengan hasta alimentar las acequias regaderas o terciarias.
El diseño ideal de los laterales, ocurre cuando su capacidad de conducción es de flujo permanente, para así disminuir sección y costos.
Si fuera este el caso, el caudal de diseño será definido con la relación siguiente, para cada uno de los laterales del sistema de distribución.
Ejemplo:
En relación al ejemplo de caudales de captación de 384 l/seg. con P = 0.10. Q2 = 1.2 x 384 x 0.1 = 46 l/seg.
En caso que por motivos de organización de los regantes, los laterales sean usados alternativamente se requiere caudales mayores, en proporcionalidad al periodo de alternancia.
En ningún caso un lateral deberá diseñarse para un caudal menor a Q = 30 l/seg., que es el módulo mínimo adecuado.
También se tiene variación de caudales en los laterales, cuando el canal principal conduce 24 horas/día y se construye reservorios nocturnos en el área de riego.
En relación a la ubicación de los reservorios en los laterales se tiene dos posibilidades:
Reservorio en cabecera del lateral
El caudal se obtiene con la relación siguiente:
Donde:
H = Horas de riego al día.
Ejemplo:
Determinar el caudal de diseño en lateral, con reservorio para 18 horas/día (riego 6 horas) y Q inicial de
46 l/seg. (Q2).
Reservorio en área de riego
En este caso el caudal del lateral hasta el reservorio será el mismo del diseño inicial y luego del reservorio puede variar de acuerdo a las horas de almacenamiento de este. Cuando el reservorio se ubica en el
50% del área de riego y almacena 12 horas, el caudal será el mismo antes y después del reservorio, es decir el caudal inicial.
c) Canales terciarios o regaderas
Son las acequias que se utilizan para la aplicación del riego a la parcela, y nacen de los laterales. Su capacidad estará en función del módulo y tipo de riego no debiendo ser menor a 30 l/seg. Modalidad de distribución del agua
Se determinará la modalidad de derechos de dotación de agua que puede ser:
• Por acciones o cuotas de agua.
– De oferta restringida.
– De oferta libre.
• De libre disponibilidad
En caso sea por acciones, se determinará el valor de las acciones de m3, que a su vez considerará módulos de aplicación y turnos de riego.
Esta información servirá para determinar caudales mínimos y grado de alternancia en acequias regaderas, sub laterales y laterales.
d) Drenaje
La necesidad de diseñar o no un sistema de drenaje como complemento del sistema de riego dependerán de los factores siguientes:
– Drenaje natural superficial del área de riego.
– Profundidad de la superficie del nivel freático (isobatas).
– Salinidad de las aguas e riego y/o del suelo.
En suelos de buen drenaje, con nivel freático profundo, suelo y aguas sin salinidad, no será necesario construir drenes.
3. PLANEAMIENTO DEL MEJORAMIENTO DE SISTEMAS DE RIEGO EXISTENTES
3.1 Introducción
Es de suma importancia considerar los conceptos en el mejoramiento de sistemas de riego existentes porque corresponden a la mayoría de proyectos que se ejecutan actualmente, por el alto grado de aprovechamiento actual de todas las fuentes de agua disponibles.
La razón fundamental que justifica el mejoramiento de estos sistemas de riego es que se tiene un déficit de agua en los sistemas. Complementariamente se justifica conceptos de dificultades en su operación y mantenimiento.
La propuesta de solución más frecuente a los problemas indicados es el revestimiento de los canales, los cuales se hacen normalmente sin mediciones previas que determinan un costo beneficio justificado.
Es usual también que no se considera soluciones a las pérdidas del manejo del agua, pudiendo ser esta
causa de suma importancia y de solución de bajo costo o alto rendimiento beneficio / costo.
Por estas consideraciones se propone un mayor análisis de causas y propuestas de solución de estos aspectos.
3.2 Diagnóstico
El déficit hídrico, en relación a una determinada área de riego, puede deberse básicamente a las siguientes causas:
– Insuficiente caudal en fuente de agua utilizada.
– Baja eficiencia en la captación, conducción o almacenamiento (reservorios).
– Estructuras con peligros de seguridad y dificultades para operación y mantenimiento.
– Baja eficiencia del manejo de agua en el área de riego.
La determinación del déficit hídrico se realiza del análisis del balance hídrico, en base a la cuantificación de la demanda de agua con las eficiencias de conducción y aplicación del agua y por otro lado de la cuantificación mensual de la oferta de agua.
3.3 Propuestas de solución
a) Para mejorar disponibilidad de agua en fuente
Cuando se trata de aguas superficiales solo podrá considerarse los conceptos siguientes:
– Regulación de cuencas mediante embalses.
– Transferencia de aguas de una cuenca a otra mediante canales colectores.
b) Para mejorar la eficiencia de conducción (referencia cuadro N° 01)
En este concepto se incluye la eficiencia de conducción del canal principal, laterales y sublaterales con sus respectivos obras de arte y complementariamente la eficiencia de captación y almacenamiento temporal de agua en reservorios nocturnos.
c) Para mejorar las condiciones de seguridad y facilidades de operación y mantenimiento
(Referencia cuadro N° 02)
Debe considerarse que las estructuras existentes tengan una vida útil adecuada y no estén propensas a que ocurra cortes en la conducción del agua que puedan afectar el abastecimiento regular del agua.
Un corte prolongado del abastecimiento para un cultivo en base al riego, puede ocasionar la pérdida
parcial o completa de una cosecha.
También es importante que un sistema de riego sea de fácil operación y mantenimiento, lo cual compromete el concepto anterior y tenga caminos de inspección que pueden ser peatonales o vehiculares.
d) Para mejorar el manejo del agua en el área de riego (referencia cuadro N° 03)
Debe considerarse los aspectos siguientes:
– Adecuada organización de regantes que determine la normatividad en el manejo del agua y su aplicación eficiente, que permita una distribución del agua entre los usuarios segura, oportuna y con equidad.
– Un buen programa de operación y mantenimiento que garantice la eficiencia del sistema de distribución.
– Métodos de riego adecuado a las condiciones físicas y sociales del área de riego, que permita eficiencias de aplicación adecuadas.
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