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Ing. Mauricio Ledezma Perizza, MSc. mledezmap@gmail.com

I -2015

CONSTRUCCIONES HIDRÁULICAS II

CIV 350

PRINCIPIOS DE AGROHIDROLOGÍA

SUELO

En general la palabra suelo, se origina del latín “Solum” que refiere a la capa más externa de la corteza de la tierra y esta influenciado por los procesos de formación. El suelo puede ser referido a un medio poroso, consistente de parte sólida, líquida y una porción gaseosa. La parte sólida esta compuesta de material mineral, materia orgánica (mo) y organismos vivos. La materia orgánica contenida en suelos minerales representa de 1 a 4% en peso seco.

SUELO

Un suelo orgánico es un suelo arcilloso que contiene más del 30% de materia orgánica (mo) o un suelo arenoso que contiene más de 20% de materia orgánica (mo) en peso. Si el suelo contiene más del 65% de materia orgánica (mo) se denomina turba.

Un buen suelo ideal para agricultura consiste en 45% de minerales, 25% de aire, 5% de materia orgánica, 25% de agua

DENSIDAD, POROSIDAD Y CONTENIDO DE HUMEDAD

El volumen total de una muestra de suelo Vt, se compone del volumen de sólidos y el volumen de los poros: Vv = Vw+Va

DENSIDAD, POROSIDAD Y CONTENIDO DE HUMEDAD

Suelos minerales: densidad 2650 kg/m3. Suelos orgánicos: densidad 1470 kg/m3 Densidad = Ms/Vt La porosidad n será la fracción del volumen del suelo ocupado por los poros: n= Vv Vt La porosidad esta en el rango: 0.3 a 0.6 (30% a 60%)

DENSIDAD, POROSIDAD Y CONTENIDO DE HUMEDAD

La turba puede tener más de 80% de porosidad. Un aspecto más importante que la porosidad del suelo es la distribución del tamaño de porosidad. Por ejemplo un suelo arenoso y otro arcilloso, pueden tener la misma porosidad, pero sus propiedades relativas al almacenamiento y transporte de agua, son muy diferentes. El diámetro de los poros se puede clasificar: • Macroporos: Mayor a 100 mm • Mesoporos: 30-100 mm • Microporos: menor a 30 mm

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DENSIDAD, POROSIDAD Y CONTENIDO DE HUMEDAD

Los macroporos, son importantes para el drenaje y la aereación (fujo por gravedad) . Los mesoporos son efectivos en la transmisión del agua en dos direcciones, (libre y por capilaridad) Los microporos pueden retener el agua durante los períodos secos, donde sueltan con mucha lentitud.

DENSIDAD, POROSIDAD Y CONTENIDO DE HUMEDAD

TEXTURA DEL SUELO

La distribución del tamaño de las partículas del suelo mineral se denomina textura del suelo. Se debe entender que no hay una clasificación universal de los tamaños.

TEXTURA DEL SUELO

Los minerales primarios son micas, feldespatos y cuarzos. Son químicamente casi inertes y pueden dar nutrientes al suelo luego de una meteorización. Los minerales secundarios son los óxidos e hidróxidos de Fe, Al y en general los compuestos complejos de las arcillas. Las arcillas son las que determinan las propiedades del suelo.

MATERIA ORGÁNICA

La materia orgánica del suelo se origina de la descomposición de las plantas en el suelo por microrganismos (fauna del suelo). Gusanos de tierra, nemátodos, hormigas, etc. La descomposición de la materia orgánica ocurre en dos etapas: Mineralización (nitratos) Humidificación (reagrupación en polímeros) Este proceso genera CO2 lo que produce ganancia de N al suelo

MATERIA ORGÁNICA

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Aireación, color y temperatura del suelo

Las raíces de las plantas y los microrganismos utilizan O2 y respiran CO2, por tal razón la aireación del suelo es fundamental para que la planta crezca. Una pobre aireación afecta los procesos biológicos en el suelo, como la fijación de nitrógeno que se produce por bacterias aeróbicas

Aireación, color y temperatura del suelo

El color del suelo depende del material parental de origen, pero principalmente de los procesos de formación.

Aireación, color y temperatura del suelo Aireación, color y temperatura del suelo

Aireación, color y temperatura del suelo Aireación, color y temperatura del suelo

La importancia de la temperatura del suelo es la germinación de las semillas.

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PROPIEDADES QUÍMICAS DE LOS SUELOS

Los principales son los minerales que contiene la arcilla: Silicatos: kaolinita, illita y montmorrilonita. Óxidos: hematitas, etc.

HUMEDAD DEL SUELO

El nivel freático es aquel que experimenta la misma presión a la atmosférica y define la zona saturada de la insaturada.

HUMEDAD DEL SUELO

Las propiedades principales de la zona insaturada son: • La mayoría de los cultivos necesitan de la zona insaturada

para desarrollarse. • Sirve de reservorio para los cultivos en períodos secos. • En esa zona se mejora la calidad de agua.

HUMEDAD DEL SUELO

Las propiedades principales de la zona insaturada son: • La mayoría de los cultivos necesitan de la zona insaturada

para desarrollarse. • Sirve de reservorio para los cultivos en períodos secos. • En esa zona se mejora la calidad de agua.

ECUACIONES DE FLUJO

Ley de Darcy

Q = Caudal (m3/s), A = Area de Flujo (m2 ), K = Conductividad Hidráulica (m/s), l = Longitud de flujo (m), h = altura de carga (m),

ECUACIONES DE FLUJO

Conductividad hidráulica (K)

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INFILTRACIÓN

La capacidad de infiltración o tasa de infiltración es muy importante en relación a la erosión y las prácticas de riego. El conocimiento de la capacidad de infiltración en función del tiempo es de particular interés cuando se quiere determinar la taza de aplicación del riego.

INFILTRACIÓN

Infiltrómetro.

INFILTRACIÓN

Infiltrómetro.

INFILTRACIÓN

RIEGO

El riego es una muy antigua práctica para aumentar la producción de los cultivos. Se conoce de sistemas de riego en Iraq, Egipto, China, México y Perú. Desde esas épocas las áreas bajo riego han sido incrementadas tremendamente. En 1900 se tenia 50 millones de Ha bajo riego. Hoy se tiene más de 250 millones de hectáreas bajo riego. Los diferentes climas tienen diferentes necesidades de riego, por ejemplo en zonas semiáridas donde la precipitación está pobremente distribuida, los cultivos prácticamente no se desarrollan sin riego.

RIEGO

El riego dependerá: 1. Cultivo (uso consuntivo de la planta) 2. Clima (lluvia, humedad, calor, etc) 3. Suelo (características físicas y químicas) Las necesidades básicas se le agregan las pérdidas que significa llevar el agua para riego de las plantas.

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RIEGO

La eficiencia del riego depende directamente de la aplicación del riego. El riego de superficie podrá ser: • Riego por inundación • Riego por surcos • Riego por melgas o cajas

RIEGO

Riego tecnificado podrá ser: • Riego por aspersores • Riego por goteo • Riego por microaspersores

EVAPOTRANSPIRACIÓN (ET)

Concepto: “Pérdida de agua bajo forma de vapor desde un suelo con cubierta vegetal a través de la evaporación y de la transpiración durante un intervalo de tiempo determinado” (Perrier, 1984). Significado real : consumo hídrico de las especies vegetales. Componentes : evaporación (suelo) y transpiración (cubierta vegetal). Unidades : l/m2 (día=mm/día)

EVAPOTRANSPIRACIÓN (ET)

EVAPOTRANSPIRACIÓN (ET) EVAPOTRANSPIRACIÓN (ET)

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EVAPOTRANSPIRACIÓN (ET) NECESIDAD DE AGUA DE LOS CULTIVOS

NECESIDAD DE AGUA DE LOS CULTIVOS NECESIDAD DE AGUA DE LOS CULTIVOS

0,10

0,70

15 30 45 60 75 90 120 105

1,30 1,20

0,50

Días

0,90

NECESIDAD DE AGUA DE LOS CULTIVOS NECESIDAD DE AGUA DE LOS CULTIVOS

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NECESIDAD DE AGUA DE LOS CULTIVOS NECESIDAD DE AGUA DE LOS CULTIVOS

NECESIDAD DE AGUA DE LOS CULTIVOS

EJEMPLO DE CÁLCULO:

Si el coeficiente de un cultivo es 1.05 en la 3ra etapa de un cultivo y 1,0 en a cuarta etapa del mismo y la Eto es 5mm/dia y 4,8mm/dia respectivamente, considerando la 3 etapa 45 días, y 30 días la cuarta etapa:

a) Cuanta agua requiere el cultivo independientemente.

b) Cual debe ser el caudal para regar el terreno de 2,5 Ha, si el intervalo de riego es de 14 días.