DRENAJE AGRICOLA

Extensas superficies agrícolas están localizadas en terrenos con problemas de drenaje, sobre todo en la agricultura de regadío.

Gran parte de las áreas regadas se encuentran situadas en los valles y deltas de los ríos, en zonas cuya topografía ocasiona un drenaje deficiente, agravada en muchos casos por la permeabilidad del terreno.

DRENAJE AGRICOLA

El manejo inadecuado del agua ha dado lugar a la rápida elevación del NF, que inicialmente podía estar suficientemente profundo, hasta alcanzar la zona radicular, con los siguientes efectos de exceso de humedad en el suelo y salinización del mismo.

Existen problemas directos sobre el suelo y los cultivos.

Está constituido por una fase sólida, líquida y gaseosa. Para que las semillas germinen, las plantas crezcan, se desarrollen adecuadamente y produzcan altos rendimientos, es necesario que en el suelo coexistan equilibradamente las tres fases: la fase sólida representada por las partículas de suelo; la fase líquida representada por el agua; y la fase gaseosa representada por el aire.

EL SUELO

OBJETIVO DEL DRENAJE

El drenaje es una tecnología que tiene como objetivo fundamental, disminuir el exceso de agua acumulada, tanto en la superficie como en el interior del suelo, con el fin de mantener las condiciones óptimas de aireación y actividad biológica indispensables para los procesos fisiológicos de crecimiento y desarrollo radicular

SUELO SATURADO

SUELO DRENADO

TUBERIA DE DRENAJE

INFLUENCIA EN LAS PROPIEDADES DEL MAL DRENAJE

EN EL SUELOEl efecto más importante es la disminución de la

aireación en la zona radicular

Aireación

El aumento de la humedad del suelo se hace mediante el desplazamiento por el agua del aire que ocupa los poros, presentándose un exceso de humedad

Estructura

Puede afectar la estructura por medio de la salinización, llegando fácilmente hasta el total deterioro del suelo.El exceso de humedad facilita la compactación por maquinaria.El desarrollo de las raíces es menor, sobre todo en profundidad.

Textura

Muchas veces coincide la relación entre textura arcillosa y mal drenaje. Estos suelos se acumulan particularmente en la zona de valles dificultando las labores de drenaje.

Salinidad

La salinidad de los suelos es consecuencia de un drenaje deficiente. En los terrenos mal drenados se acumulan las sales disueltas en el agua de riego o de escorrentía, pudiendo salinizar la solución del suelo.

INFLUENCIA EN LAS PROPIEDADES DEL MAL DRENAJE EN EL DESARROLLO DE LOS

CULTIVOSEl efecto más importante es la disminución de la

aireación, por su efecto directo sobre la respiración de las plantas y por el indirecto de modificar las

actividades microbianas

Aireación

El normal desarrollo de las actividades fisiológicas de las raíces (respiración, absorción de agua y nutrientes) requiere de la presencia del oxígeno en el suelo, que es consumido por las raíces produciendo CO2

Alteración de las actividades microbianas

Con la disminución del contenido de O2 la microflora aerobia desaparece gradualmente, siendo sustituida por microorganismos anaerobios cuyas actividades, tienen efectos como: •Descomposición de la materia orgánica.•Disminución de N ocasionando reducciones fuertes en las producciones

Enfermedades

Por lo general en las áreas mal drenadas existen charcas, lagunas, etc. que constituyen focos de enfermedades no solo para las plantas sino también para las actividades pecuarias y humanas.

CLASIFICACION DEL PROBLEMA DE DRENAJE

Según la localización de los excesos de agua, el problema de drenaje se clasifica en subsuperficial y

superficial.

El problema se produce por un exceso de agua en el interior del suelo, debido a la presencia de una capa freática, permanente o fluctuante, a una profundidad tal que restringe el desarrollo radicular

Drenaje subsuperficial

La remoción de los excesos de agua acumulados sobre la superficie del terreno, a causa de lluvias muy intensas y frecuentes, topografía muy plana e irregular y suelos poco permeables.

La necesidad del drenaje superficial se justifica en zonas donde los factores climáticos, las condiciones hidrológicas, las características de los suelos, la topografía y la utilización de la tierra, dan lugar a que el agua permanezca inundando la superficie del suelo

Drenaje Superficial

CLASIFICACION DEL PROBLEMA DE DRENAJE

Diagrama generalizado del drenaje subsuperficial

MODELO HIDROLÓGICO SIMPLIFICADO DEL DRENAJE

SUPERFICIAL

EVAPOTRANSPIRACION

PRECIPITACION Y/O

FILTRACIONES

SISTEMASUELO -

COBERTURA

ESCORRENTIA

INFILTRACION

COMPONENTES DEL SISTEMA DE DRENAJE SUPERFICIAL

Un sistema de drenaje superficial tiene dos componentes

Red colectora Acondicionamiento superficial del

terrenoConsistente en zanjas y tuberías, ha sido el más estudiado hasta ahora y en la actualidad existen métodos suficientemente aceptables para realizar el diseño, cálculo y cubicación respectiva

Depende del microrelieve del terreno. En algunos casos, se utilizan métodos de acondicionamiento superficial, que modifican la topografía y el microrelive del terreno, a fin de proporcionar pendientes que permitan una rápida evacuación de las aguas.

Para este mismo fin, también pueden utilizarse los drenes topo, que cumplen el objetivo de recolectar y conducir el agua de saturación hacia los colectores.

EFECTOS DE LA ACUMULACIÓN SUPERFICIAL DE AGUA EN EL

SUELO

ACUMULACION DE AGUA SOBRE EL NIVEL DEL SUELO

PERDIDA DE TRABAJABILIDAD Y

CAPACIDAD DE SOPORTE

PROBLEMAS DE MECANIZACION

PROBLEMAS SANITARIOS

DAÑOS A INFRAESTRUCTURA

DISMINUCION DE RENDIMIENTOS

PERDIDAS ECONOMICAS

EFEC

TO

S D

E L

A A

CU

MU

LA

CIÓ

N

SU

PER

FIC

IAL D

E A

GU

A E

N E

L

SU

ELO

EXCESO DE AGUA EN EL INTERIOR DEL SUELO

MENOR TEMPERATURAMENOR AIREACION

MENOR DESARROLLO DE RAICES

MENOR ACTIVIDAD DEORGANISMOS DEL SUELO

MENOR DESCOMPOSICION DEMATERIA ORGANICA

PERDIDAS ECONOMICAS

DISMINUCION DE RENDIMIENTOS

MENOR ABASTECIMIENTO DE NUTRIENTES

CONSECUENCIAS DEL MAL DRENAJE

FACTOR SUELO BIEN DRENADO SUELO MAL DRENADO

Aireación del Suelo 15 – 20 % oxígeno Menos de 5% de oxígeno

Temperatura del suelo

Normal 1 a 5 º C más baja

Disponibilidad de nutrientes

Normal Escasa a nula

Trabajabilidad y capacidad de soporte del suelo

Soporta peso sin destrucción de su estructura, ni compactación

Se destruye estructura del suelo y éste se compacta fácilmente

Mecanización Preparación de suelos óptima en calidad y oportunidad

Deficiente preparación de suelo y con retraso.

Problemas Sanitarios Normales Se acentúan problemas en plantas, animales y humanos.

Daños a Infraestructura

Mejor mantención Mayor daño y menor vida útil (Ej.: caminos)

RECONOCIMIENTO Y DIAGNOSTICO DE PROBLEMAS DE DRENAJE

Reconocimiento Recopilación de antecedentes y

reconocimiento de campo En el recorrido de campo se recomienda obtener la sig. información:

•Observación de síntomas de mal drenaje, ya sea en plantas, suelo y/o animales.•Delimitación de áreas de saturación e inundación.•Delimitación de áreas de aporte de agua por escorrentía, que pueden ser laderas adyacentes o predios ubicados aguas arriba.•Evaluación de las descargas de las aguas, pudiendo ser cauces naturales o zonas más bajas (quebradas).•Identificación de limitantes del suelo.•Las características de textura, estructura y estratificación, son determinantes en la formación de problemas de mal drenaje.•Identificación de limitaciones de topografía.

Diagnóstico

•Identificación de las causas del problema.

•Identificación de las fuentes de exceso de agua.

•Proposición de posibles soluciones del problema, con sus costos y beneficios estimativos.

•Recomendación de estudios específicos para un proyecto posterior más detallado, ya sea de factibilidad o de diseño (topografía, agrología, hidrología, otros)

CAUSAS DEL PROBLEMACAUSAS DEL PROBLEMA

El exceso de agua sobre el suelo o en su interior, puede ser ocasionado principalmente por la conjunción de uno o más de

los siguientes factores

Precipitaciones

La acción de la precipitación se manifiesta fundamental/te en las zona húmedas. En estas zonas, la precipitación excede a la evaporación y, en consecuencia, hay períodos de exceso de humedad, durante los cuales el suelo se encuentra saturado, y al ocurrir nuevas lluvias, el agua no puede ser absorbida.

Las inundaciones son una causa frecuente de problemas de drenaje, particularmente en los terrenos adyacentes a los ríos y esteros. Las Lluvias crean un aumento considerable del caudal de los ríos, los cuales al no ser contenidos en el cauce normal, se desbordan provocando problemas de drenaje a lo largo del plano de inundación.

Inundaciones Riegos

El uso de prácticas inapropiadas tales como: riego tendido, riego nocturno, tiempos excesivos y volúmenes incontrolables, provocan pérdidas excesivas por escurrimiento superficial y por percolación profunda.

ZANJAS COLECTORASZANJAS COLECTORAS

Las zanjas corresponden a colectores trazadas en el terreno conformando una red de drenaje. Para el diseño y construcción de esta red de zanjas es importante considerar lo siguiente:

• Trazado de la red de zanjas colectoras.• Dimensionamiento de la zanja.• Construcción de zanjas.

ZANJAS COLECTORASZANJAS COLECTORAS

Desde el punto de vista constructivo, es muy importante respetar los taludes de diseño para evitar derrumbes

Parámetro de dimensionamiento

DERRUMBE DE LA PARED

ZANJAS COLECTORAS – ZANJAS COLECTORAS – ETAPAS DE CONSTRUCCIONETAPAS DE CONSTRUCCION

Las etapas en la construcción de zanjas son:

• Roce, despeje y limpieza de faja.• Excavación de la zanja.• Retiro del material• Cercado de zanjas.

DRENES DE TUBERÍADRENES DE TUBERÍA

Consisten en una tubería de drenaje enterrada en una zanja y revestida por material filtrante

Las principales ventajas de los drenes de tubería, son que no rompen la continuidad de los potreros y sus bajos requerimientos de mantenimiento, siendo los más recomendables.

La principal desventaja es su alto costo.

MATERIALES DE TUBERIASMATERIALES DE TUBERIAS

Las tuberías de drenaje se encuentran disponibles en diversos materiales, como plástico (corrugado o liso), arcilla y hormigón.

Las tuberías de plástico de PVC o PV son las más frecuentes utilizadas en la actualidad, en sus versiones lisa y corrugada.

Por lo general el PVC liso viene en tuberías de 6 m, ranuradas o perforadas para que penetre el agua. El PVC corrugado trae perforaciones incorporadas y se fabrica en rollos de 50 y 100 m de L.

Estas tuberías se fabrican en diferentes diámetros (50, 65, 100, 160 y 200 mm), la profundidad de la corrugación varía entre 2,5 a 5,5 mm, el ancho de la corrugación entre 3 a 8 mm y el ancho de la depresión de la corrugación o “valle” fluctúa entre 2,5 a 5 mm. Las perforaciones son de 1,2 a 1,8 mm de ancho y de 3 a 5 mm de largo.

Diámetro de tuberías

Se utiliza la fórmula de Manning, asumiendo que el flujo es a tubería llena sin presión. La ecuación resultante es:

d = [ Q / (So 1/2(0,3117 / n ))]3/8

Donde:d = diámetro interior de la tubería (m)Q = Caudal de drenaje (m3/s)n = Coeficiente de rugosidad de Manning.So = Pendiente de la rasante (m/m).

El valor del coef. de rugosidad de Manning (n) es generalmente un dato entregado por el propio fabricante, como especificación técnica del producto, en el respectivo catálogo.

Tubería Coeficiente n

Arcilla 0,013

Concreto 0,013

PVC liso 0,015

PVC corrugado 0,016

Fuente: Salgado, 2000.

En la Fórmula de Manning, se considera que la So es la mínima dada a la tubería para neutralizar la resistencia natural que ésta opone al flujo. Las So más usadas: entre el 1 y 5 por mil.

La FAO (1985) sugiere una So mínima del 0.5/1000. El Bureau of Reclamation de E.U. recomienda un mínimo de 1/mil para evitar sedimentación.

Coef. de rugosidad de Manning - tipo de tubería

La excavación de la zanja puede ser manual o mecanizada.

La excavación manual tiene la ventaja de ser un trabajo de terminación más fino y delicado, pero cada vez más en desuso, en atención al aumento del costo de la mano de obra y la baja velocidad de avance. La excavación mecanizada implica el uso de retroexcavadoras que suelen ser de alto rendimiento, pero con baja calidad de terminación.

Es recomendable un trabajo combinado: empleo de maquinaria (para aumentar el rendimiento de la labor) y manual (para mejorar la terminación de la labor)

Instalación de drenes de tuberíaInstalación de drenes de tubería

Instalación de drenes de tuberíaInstalación de drenes de tubería

Estructuras auxiliares

DRENES EN VDRENES EN V

Los drenes en “V”, son zanjas caracterizadas por taludes amplios, que fluctúan entre 8:1 y 10:1, permitiendo el libre tránsito de maquinaria y ganado. Es una solución adecuada en sectores que presentan topografía ondulada, ya que permiten mantener la continuidad de los potreros y adecuarse a la topografía natural

DRENES INTERCEPTORESDRENES INTERCEPTORES

Este tipo de drenes tienen como misión interceptar el flujo superficial y/o subsuperficial de agua que se mueve en una determinada dirección y desviarlo de la misma.

Se emplean para aminorar o anular la recarga al área problema proveniente de aportes laterales, es decir, para independizar el problema de la zona baja de la fuente que está en la zona alta, haciéndolo dependiente sólo de su propia recarga

Alternativas de descarga del dren topo a Alternativas de descarga del dren topo a colectorescolectores

Drenes topo descargando a zanja

Descarga de dren topo en tubería de drenaje

La primera alternativa es recomendable en suelos planos y donde la construcción de zanjas abiertas no represente dificultades.

La segunda alternativa es particularmente útil en suelos que presentan depresiones localizadas, en cuyo caso el dren entubado se ubica en el punto más bajo y los drenes topo se trazan perpendicularmente a lo largo de la tubería

MANTENIMIENTO DE OBRAS DE DRENAJEMANTENIMIENTO DE OBRAS DE DRENAJE

El adecuado mantenimiento asegura permanencia de las propiedades hidráulicas del sistema, es decir, permite que las obras funcionen adecuadamente descargando los caudales para las que fueron diseñadas.

Por otro lado, es obvio que solamente con un adecuado mantenimiento es posible resguardar las inversiones realizadas en las obras, optimizando la vida útil de éstas, protegiendo y haciendo más eficiente el uso de los recursos.

MANTENIMIENTO DE OBRAS DE DRENAJEMANTENIMIENTO DE OBRAS DE DRENAJE

•Se recomienda efectuar el mantenimiento previamente a la época de lluvias.•Extracción de sedimentos.•Corte de vegetación de berma, talud y sello de la zanja.•Reparación de cercos.

•Raspado, mediante escobillas accionadas en forma manual o mecánica.•Lavado con agua a alta presión, utilizando una bomba inyectora.•Inspección, limpieza y reparación de estructuras.