manual de captación y aprovechamiento del agua de lluvia_fao

ORGANIZACIN DE LAS NACIONES UNIDAS PARA LA AGRICULTURA Y LA ALIMENTACIN

MANUAL DE CAPTACIN Y APROVECHAMIENTO DEL AGUA DE LLUVIAEXPERIENCIAS EN AMRICA LATINA

SERIE: ZONAS RIDAS Y SEMIRIDAS No 13

En colaboracin con el Programa de las Naciones Unidas para el Medio Ambiente

OFICINA REGIONAL DE LA FAO PARA AMRICA LATINA Y EL CARIBE Santiago, Chile 2000

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Para mayor informacin dirigirse a:

Oficial Principal de Desarrollo de Agua y Suelo RLCA/FAO Oficina Regional de la FAO para Amrica Latina y el Caribe Dag Hammarskjld 3241, Vitacura Casilla 10095 Santiago, Chile Cables: FOODAGRI SANTIAGO Tel : (56 2) 337-2100 Fax: (56 2) 337-2101/2/3 [email protected]

Las denominaciones empleadas y la forma en que aparecen presentados los datos que contiene esta publicacin, no implican juicio alguno por parte de la FAO o el PNUMA sobre la condicin jurdica de pases, territorios, ciudades o zonas, o de sus autoridades, ni respecto de la delimitacin de sus fronteras o lmites.

Manual de Captacin y Aprovechamiento del agua de lluvia

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AGRADECIMIENTO

La Oficina Regional de la FAO agradece a los colaboradores de este Tomo II del Manual de Captacin de Agua de Lluvia, miembros de la Red de Cooperacin Tcnica en Zonas Aridas y Semiridas: Sr. Hugo Velasco Molina de la Universidad Tecnolgica de Monterrey; Sres. Everaldo Rocha Porto, Aderaldo de Souza Silva y colaboradores, de la Empresa Brasileira de Pesquisa Agropecuaria; Sr. Sal Prez Arana de la Direccin de Riego y Avenamiento de Guatemala; Sr. Nstor Cabas del Instituto Nacional de Investigaciones Agropecuarias de Chile; Sr. Ral Roberto Morales del Instituto Nacional de Tecnologa Agropecuaria de Argentina; Sr. Guido Soto Alvarez de la Corporacin Forestal Nacional de Chile; Sr. Manuel Anaya Garduo del Colegio de Postgraduados de Montecillo, Mxico; Sra. Brbara Len Huaco y colaboradores de TECNIDES, Per; a los coordinadores de la preparacin de los dos tomas del Manual, Sres. Matas Prieto Celi ex-Oficial Principal de Desarrollo de Tierras y Aguas de esta Oficina Regional y Ren van Veenhuizen, ex-Oficial Profesional Asociado de FAO; a la Sra. Loreto Valencia de FAO quien hizo la diagramacin y edicin de los dos tomos del Manual y al Sr. Temstocles Maldonado, de la Universidad Nacional de Loja, Ecuador, quien hizo la ltima revisin tcnica del Tomo II. Se expresa un especial agradecimiento al Programa de las Naciones Unidas para el Medio Ambiente, la que aport fondos para la realizacin del taller que dio origen a este manual.

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Miembros de la Red de Cooperacin Tcnica en Zonas ridas y Semiridas Nominacin de atrs hacia adelante y de izquierda a derecha: Hugo Velasco, Aderaldo Silva, Ren Veenhuizen, Sal Prez, Matas Prieto Manuel Anaya, Brbara Len, Nstor Cabas, Everaldo Porto, Ral Morales.


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PRLOGO

El Manual sobre Captacin y Aprovechamiento del Agua de Lluvia en Zonas Aridas y Semiridas en Amrica Latina, ha sido preparado con la intencin de proveer a tcnicos y a extensionistas de lineamientos generales prcticos para la implementacin de sistemas probados sobre captacin de agua de lluvia. Sin embargo, ste tambin puede ser de inters para una mayor audiencia, como especialistas en desarrollo rural y planificadores. El enfoque del manual es aplicativo, presenta tcnicas de captacin o como tambin se denomina cosecha de agua de lluvia, que se utilizan para mejorar la produccin de cultivos, rboles y pastizales en secano en zonas ridas y semiridas que han sido utilizadas que han tenido satisfactorios resultados experimentales en la Regin de Amrica Latina y el Caribe En las ltimas 2 dcadas han aparecido publicaciones sobre el tema de Cosecha de Agua de Lluvia (por ejemplo UNEP 1983, Banco Mundial, 1988 y FAO, 1991), en las cuales la mayora de las experiencias descritas han sido aplicadas en la regin del Sub-Sahara en Africa. Aunque las bases tcnicas y las tcnicas en general, pueden ser tiles para otras regiones ridas y semiridas del mundo, en Amrica Latina hay publicaciones describiendo experiencias locales tales como: Manual de Conservacin del Suelo y del Agua, Mxico (Anaya, et al 1977); Cosecha de Agua de Lluvia para Consumo Humano, Consumo Pecuario y Agricultura de Secano, Mxico (Velasco y Carmona, 1980); Utilizao e Conservao dos Recursos Hdricos em Areas Rurais do Trpico Semi-Arido do Brasil, Tecnologia de Baixo Custo (Silva y Porto, 1982); Estudio del Potencial de Captacin de Agua de Neblina en el Litoral de la III Regin de Atacama y su Relacin con la Poblacin Rural, Chile (Cereceda, 1987); Las Zonas Aridas y Semiridas, sus Caractersticas y Manejo, Mxico (Velasco, 1991); Captacin y Aprovechamiento de la Niebla en las Zonas Aridas de Amrica Latina, Per (Cardich 1991). Sin embargo ninguna rene experiencias de toda la Regin Latinoamericana. La Oficina Regional de la FAO para Amrica Latina y el Caribe en colaboracin con el Centro de Actividades de Combate a la Desertificacin del PNUMA organiz un taller sobre Tcnicas de Captacin o Cosecha de Agua de Lluvia para la Agricultura, Ganadera y Produccin Forestal en Zonas Semiridas en Petrolina, Brasil, en septiembre de 1994. En el Taller participaron expertos de Brasil, Guatemala, Chile, Mxico, Per y Argentina, con experiencia en el tema de Captacin o Cosecha de Agua de Lluvia, los cuales decidieron colaborar en la preparacin de este Manual de dos Tomos: El primero se titula "Bases Tcnicas y Experiencias en Asia y Africa" y es una traduccin, realizada por miembros de la Red de Cooperacin Tcnica en Zonas Aridas y Semiridas, del documento "Water Harvesting" de la FAO, 1991. La presente publicacin constituye el Tomo II, "Captacin y Aprovechamiento del Agua de Lluvia, Experiencias en Amrica Latina. Comienza con un resumen de las bases tcnicas, que puede ser til a quien no disponga del Tomo I; cada una de las prcticas descritas a

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continuacin, incluyen Antecedentes Socioeconmico y Ambiental.

Histricos,

Aspectos

tcnicos

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Impactos

Los factores socioeconmico y ambiental, son los que han tenido menor atencin en las publicaciones existentes y tambin en las descripciones tcnicas en este manual. Por lo tanto, el captulo de Bibliografa consultada, est tratando de informar los temas importantes disponibles en la literatura y conocidos de Amrica Latina. Se ha hecho un gran esfuerzo para hacer que el manual sea un documento de trabajo prctico, utilizando cuadros, diagramas, y fotografas tanto como ha sido posible. No se pretende que contenga todas las prcticas de captacin de agua de lluvia que hayan tenido xito en Amrica Latina. S se espera que sea til y que pueda ayudar a realizar ms experiencias en el futuro.

Manual de captacin y aprovechamiento del agua de lluvia

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NDICE Introduccin: Ren van Veenhuizen y Matas Prieto-Celi, FAO................................... 1 HISTORIA Y PERSPECTIVAS...................................................................................... 2 TERMINOLOGIA Y CLASIFICACION......................................................................... 3 ESTE TOMO .................................................................................................................. 5 Revisin de Bases Tcnicas: Ren van Veenhuizen, FAO............................................... 6 INTRODUCCIN........................................................................................................... 6 PRECIPITACION (PLUVIAL) ....................................................................................... 7 SUELOS ....................................................................................................................... 10 PLANTA....................................................................................................................... 14 BALANCE HIDRICO................................................................................................... 17 LA CUENCA HIDROGRFICA .................................................................................. 18 INFORMACION PARA LA CAPTACION DEL AGUA DE NIEBLA ......................... 20 LABORES CULTURALES........................................................................................... 23 Microcaptacin: Ren van Veenhuizen, FAO............................................................... 27 INTRODUCCIN......................................................................................................... 27 MICROCAPTACIN , CULTIVOS ANUALES Y PERENNES, MXICO ................. 28 Manuel Anaya Garduo,............................................................................................. 28 Antecedentes histricos ...................................................................................... 28 Aspectos Tcnicos.............................................................................................. 28 Impactos socioeconmico y ambiental ................................................................ 45 Descripcin de casos .......................................................................................... 45 MICROCAPTACIN, CULTIVOS ANUALES (DENSOS), MXICO........................ 47 Hugo A. Velasco Molina.............................................................................................. 47 Antecedentes histricos ...................................................................................... 47 Aspectos tcnicos............................................................................................... 47 Impacto socioeconmico y ambiental.................................................................. 53 Descripcin de casos .......................................................................................... 55 MICROCAPTACIN PARA CULTIVOA ANUALES Y PERENNES, BRASIL ......... 58 Aderaldo de Souza Silva, Everaldo Rocha Porto, Jos Barbosa dos Anjos, Mara Sonia Lpez da Silva, Sal Prez Arana,......................................................... 57 Antecedentes histricos ...................................................................................... 57 Aspectos tcnicos ............................................................................................... 57 Impactos socioeconmico y ambiental ................................................................ 69 Descripcin de casos .......................................................................................... 71 Captacin externa: Ren van Veenhuizen, FAO ........................................................... 72 INTRODUCCIN......................................................................................................... 72 PEQUEAS OBRAS PARA CAPTAR AGUA LLUVIA Y UTILIZAR VERTIENTES EN EL SECANO INTERIOR DE LA VII REGIN, CHILE................ 73 Nstor Cabas, Chile...................................................................................................... 73 Antecedentes histricos ...................................................................................... 73 Aspectos Tcnicos.............................................................................................. 73 Impactos socioeconmico y ambiental ................................................................ 83

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Indice

Descripcin de Casos.......................................................................................... 84 METODOLOGA PARA EL APROVECHAMIENTO DEL RECURSO HDRICO SUPERFICIAL EN MALLINES DE LA PATAGONIA, ARGENTINA ....................... 85 Ral Roberto Morales, INTA ..................................................................................... 85 Antecedentes histricos ...................................................................................... 85 Aspectos Tcnicos.............................................................................................. 85 Impactos socioeconmicos y ambientales............................................................ 92 Descripcin de casos .......................................................................................... 92 EMBALSE PARA RIEGO DE SALVACIN, BRASIL .............................................. 95 Aderaldo de Souza Silva, Everaldo Rocha Porto, Francisco Pinheiro de Araujo, Sal Prez Arana, 94 Antecedentes histricos ...................................................................................... 94 Aspectos tcnicos ............................................................................................... 94 Impactos socioeconmico y ambiental .............................................................. 113 Descripcin de casos ........................................................................................ 114 GALERIAS FILTRANTES PARA SUBIRRIGACIN, BRASIL ............................... 118 Aderaldo de Souza Silva, Everaldo Rocha Porto, Henrique de Oliveira Lopes, ..... 118 Antecedentes histricos .................................................................................... 118 Aspectos tcnicos ............................................................................................. 118 Impacto socioeconmico y ambiental................................................................ 127 Descripcin de casos ........................................................................................ 129 CAPTACIN DE AGUA DE LAS NIEBLAS COSTERAS (CAMANCHACA), CHILE131 Guido Soto, CONAF .................................................................................................. 131 Antecedentes histricos .................................................................................... 131 Aspectos tcnicos ............................................................................................. 132 Impacto socioeconmico y ambiental................................................................ 135 Descripcin de casos ........................................................................................ 138 Sistemas de Inundacin: Ren van Veenhuizen, FAO.......................................... 143 INTRODUCCIN....................................................................................................... 143 DERIVACIN Y DISTRIBUCIN DE TORRENTES, MXICO 1........................... 144 Manuel Anaya Garduo, .......................................................................................... 144 Antecedentes histricos .................................................................................... 144 Aspectos Tcnicos............................................................................................ 146 Impactos socioeconmico y ambiental .............................................................. 155 Descripcin de casos ........................................................................................ 156 DERIVACIN Y DISTRIBUCIN DE TORRENTES, MXICO 2........................... 158 Hugo A. Velasco Molina,........................................................................................... 158 Antecedentes histricos .................................................................................... 158 Aspectos tcnicos ............................................................................................. 158 Impacto socioeconmico y ambiental................................................................ 172 Descripcin de casos ........................................................................................ 173 EMBALSE SUBTERRNEO, BRASIL...................................................................... 175 Aderaldo de Souza Silva, Everaldo Rocha Porto, Luisa Teixeira de L. Brito, Paulo Roberto Coelho Lpez, Sal Prez Arana ...................................................... 175 Antecedentes histricos .................................................................................... 175 Aspectos tcnicos ............................................................................................. 175 Impactos socioeconmico y ambiental .............................................................. 184


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Descripcin de casos ........................................................................................ 186 AGRICULTURA DE HUMEDAD RESIDUAL A TRAVS DE SURCOS Y CAMELLONES EN CURVAS DE NIVEL, BRASIL........................... 187 Aderaldo de Souza Silva, Everaldo Rocha Porto, Mara Sonia Lpez de Silva, Paulo Roberto Coelho Lpez, Jos Barbosa dos Anjos,. ................................ 187 Antecedentes histricos .................................................................................... 187 Aspectos tcnicos ............................................................................................. 187 Impactos Socioeconmico y Ambiental............................................................. 192 Descripcin de casos ........................................................................................ 192 AGRICULTURA DE LADERAS A TRAVS DE ANDENES, PER ....................... 195 Javier Blossiers Pinedo, Carmen Deza Pineda, Brbara Len Huaco, Ricardo Saman Mera, ............................................................................ 195 Antecedentes histricos .................................................................................... 195 Aspectos Tcnicos............................................................................................ 199 Impactos socioeconmico y ambiental .............................................................. 212 Descripcin de casos ........................................................................................ 213 Bibliografa citada........................................................................................................ 217 Bibliografa consultada, por captulos........................................................................... 224


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IntroduccinRen van Veenhuizen, Oficial Profesional Asociado en Suelos, FAO Matas Prieto-Celi, Oficial Principal de Desarrollo de Tierras y Aguas, FAO-RLAC

En las zonas ridas y semiridas, las lluvias son escasas y de frecuencia irregular. Las lluvias intensas, que se producen particularmente en zonas tropicales, ocasionan grandes escorrentas eventuales que causan inundaciones y erosin sobre las tierras casi desprovistas de vegetacin que atene estos efectos. Las recientes sequas ocurridas en diversas partes del mundo han destacado los riesgos para seres humanos y animales en las zonas rurales. La agricultura bajo riego est limitada en las regiones ridas y semiridas por la escasa disponibilidad de recursos hdricos y por la factibilidad econmica de la sobras, muchas veces costosas. En Amrica Latina y el Caribe, slo el 10% de la agricultura cuenta con sistemas de riego. Los sistemas de captacin de lluvia son tiles, por lo tanto, para las mayores extensiones agrcolas, ganaderas y forestales de las regiones ridas y semiridas de la Regin. La circunstancia de que las prcticas y obras de captacin de agua de lluvia sean poco costosas, las hace asequibles a los productores rurales de bajos ingresos que predominan en la agricultura de secano de las zonas semiridas de la Regin. Por ese motivo el aumento de rendimientos que pueden generar estas prcticas, debe considerarse no slo como un medio realista y prctico para obtener el aumento de produccin, sino tambin para lograr el alivio de la pobreza de los productores rurales de esas zonas. A pesar de estas ventajas, las tcnicas de captacin de lluvia estn poco extendidas entre los productores, lo que fundamenta la importancia de estos manuales. La captacin de agua de lluvia es considerada en esta publicacin como la recoleccin o cosecha de la escorrenta superficial para propsitos de produccin agropecuaria y forestal. Las prcticas de captacin de lluvia adems disminuyen el riesgo de erosin al disminuir la escorrenta libre del agua sobre las tierras. En los ltimos aos han aparecido varias publicaciones sobre el tema segn las cuales tanto los rendimientos como la rentabilidad de la produccin pueden mejorarse significativamente con la captacin de agua de lluvia. Por lo tanto, la captacin de agua de lluvia podra ser una tcnica importante para aumentar la produccin en las zonas ridas y semiridas. Sin embargo, muchas de estas publicaciones tratan los aspectos tcnicos de la captacin de agua sin tratar la importancia de la integracin con otras prcticas conservacionistas dentro de los sistemas de produccin. Lamentablemente an no se dispone de informacin suficiente (FAO, 1991; FAO, 1987; Banco mundial, 1988), sobre el efecto de la captacin de agua sobre el aumento de la produccin, sobre la adopcin de las tcnicas en la regin de Amrica Latina y el Caribe ni de otras regiones, ni tampoco del monitoreo de las obras en largo plazo.

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Introduccin

La mayora de los escritos sobre la captacin de agua describen experiencias del Medio Oriente, Australia, Africa del Norte, India y el norte de Mxico, sur este de EE.UU. Recientemente han aparecido ms publicaciones sobre experiencias en Africa (Sub-Sahara y del Sur) y sobre Amrica Latina. Estas publicaciones describen algunas experiencias en Mxico, Brasil y (en menor cantidad) en los Andes; pero, an no hay publicaciones sistemticas sobre este tema. Las publicaciones ms importantes en que se trata la captacin de agua de lluvia en una manera sistemtica son (FAO, 1991; FAO, 1987; FAO,1990; Banco Mundial, 1988; UNEP, 1979 y Anaya M., 1994). Esta publicacin es el segundo manual de la Oficina Regional para Amrica Latina y el Caribe sobre la captacin de agua de lluvia para la produccin agropecuaria y forestal. En el primero se trat sobre los principios tcnicos de la captacin de lluvia y sobre las experiencias comprobadas en Africa y Asia. En el segundo se enfoca las experiencias comprobadas de Amrica Latina.

HISTORIA Y PERSPECTIVAS Diversas formas de captacin de agua de lluvia se han utilizado tradicionalmente a travs de los siglos. Pero estas tcnicas se han comenzado a estudiar y publicar tcnica y cientficamente, slo en poca reciente. Muchas de las obras histricas de captacin de agua de lluvia para uso domstico se originaron principalmente en Europa y Asia. En base a la distribucin de los restos de estructuras de captacin de agua de lluvia y el persistente uso de estas obras en la historia, se puede asumir que las tcnicas de captacin de agua de lluvia desempeaban un papel importante en la produccin agrcola y la vida en general en las zonas ridas y semiridas en diversas partes del mundo. Parte de la agricultura en el Medio Oriente, estaba basada en tcnicas como derivacin de torrentes (wadi). En el Desierto de Negev, en Israel, han sido descubiertos sistemas de captacin de agua de lluvia que datan de 4 000 aos o ms. Estos sistemas consistieron en el desmonte de lomeros para aumentar la escorrenta superficial, que era entonces dirigida a predios agrcolas en las partes bajas. En el sur este de Tnez se utilizaron tcnicas de microcaptacin para el crecimiento de rboles. Tcnicas parecidas se practicaron por todo una vasta regin del sur oeste de las Estados Unidos, noreste de Mxico y en el Altiplano de Mxico Central y Sur (FAO, 1987; FAO,1990; UNEP, 1979). Las tcnicas antiguas descritas en la literatura a menudo tratan de medidas simples de control del agua (PNUD). Eran tcnicas utilizadas en diversas sistemas agrcolas especialmente los de produccin marginal, estn caracterizadas por los siguientes factores:R R R

estn vinculadas a diversos cultivos y otras prcticas, como las de conservacin de suelos, son flexibles, o sea que se integran fcilmente con otras sistemas de uso de los recursos naturales, y son resistentes, ya que tienen la capacidad de adaptarse a los cambios sociales.


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Aunque, las experiencias en captacin de agua de lluvia de los pases como Israel, Estados Unidos y Australia, pueden ser utilizadas con adaptaciones en Amrica Latina y el Caribe, muchas de estas experiencias y ltimas investigaciones tienen una limitada relevancia a reas con productores pobres en las zonas ridas y semiridas de la Regin. En Israel, por ejemplo, el nfasis de la investigacin est en los aspectos hidrolgicos de microcaptacin para rboles frutales como almendros y pistachos. En los Estados Unidos y Australia, la captacin de agua de lluvia se aplica principalmente para abastecer de agua a la ganadera y al consumo domstico; la investigacin est dirigida principalmente hacia lograr incrementos en la escorrenta superficial a travs de tratamientos en las reas de captacin. No obstante, cabe mencionarse las experiencias de Mxico (Anaya M., 1994), Brasil (Porto R. y Silva A., 1988), y las tcnicas de captar agua de nieblas desarrolladas en Chile y Per (Schemenauer S. y Cereceda P., 1993), como casos de tcnicas muy bien descritas, las que son incorporadas a este manual. Como temas importantes para investigar en el futuro y para considerar en la implementacin de las tcnicas de captacin de agua de lluvia se mencionan (FAO, 1987; Banco Mundial, 1988):R R

R R R

uniformizar la terminologa y tcnica en el diseo de los sistemas de captacin de agua; establecer bancos de datos regionales y nacionales de informacin sobre nuevos y antiguos sistemas de captacin de agua, as sobre clima, hidrologa, geomorfologa, uso de la tierra, etc., as como fortalecer las instituciones relacionadas; desarrollar principalmente sistemas de captacin de agua con la experiencia local de tcnicas tradicionales; integrar sistemas de captacin de agua dentro el paquete de soluciones para contrarrestar problemas de medio ambiente, sequa y sobrepoblacin; y, dar atencin a los aspectos sociales (adopcin y participacin), econmicos (costos y beneficios) y ambientales en la planificacin, implementacin y en el monitoreo de los sistemas de captacin de agua.

En este manual se presenta con la descripcin de cada tcnica, la informacin disponible respecto a algunas de estos aspectos, pero debido a la escasez de investigaciones y de estudios tcnicos, stas son generalmente incompletas. Debido a estas circunstancias, en Referencias Bibliogrficas al final de este manual se presenta informacin bibliogrfica complementaria.

TERMINOLOGIA Y CLASIFICACION Como se mencion anteriormente en esta publicacin se considera a la captacin de agua de lluvia como la recoleccin de la escorrenta superficial para propsitos productivos. El aumento de la disponibilidad de agua para cultivos en las zonas ridas y semiridas puede mejorar los rendimientos de la produccin as como la rentabilidad de esta produccin o hacer posible la cosecha en zonas donde no exista esta posibilidad. La disponibilidad de agua para

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Introduccin

los cultivos podra ser mejorada a travs de varios tipos de manejo de plantas, del suelo y del agua, tales como labranza, practicas conservacionistas, riego y captacin de agua de lluvia (Banco Mundial, 1988). Se conoce una amplia variedad de tcnicas sobre captacin de agua de lluvia de diferentes fuentes (precipitacin, niebla, nieve), con diferentes tcnicas y para diferentes usos. Existen diferentes opiniones sobre cmo considerar una tcnica como de captacin de agua de lluvia o no. Especialmente existen diferencias entre lo que consideran captacin de agua de lluvia y conservacin de agua y entre captacin de agua de lluvia y riego. Hudson (1987) , por ejemplo, distingue entre conservacin de suelos (labranza, terrazas, bordos y surcos), conservacin de aguas, definida como captar y almacenar agua donde cae (surcos, terrazas y derivacin de agua e inundaciones) y captacin de agua de lluvia, descrito con nfasis en el almacenamiento de agua para su utilizacin en otra parte. Mientras estas diferencias, entre conservacin y captacin de agua, sirven para describir las tcnicas, en las zonas ridas y semiridas, donde se est practicando la captacin de agua de lluvia, se tienen formas permanentemente productivas con conservacin de suelos y conservacin del agua in situ. El estudio del Banco Mundial (1988), presenta una excelente visin de conjunto sobre las diferentes definiciones. En este manual se trata de dar nfasis a las tcnicas de captacin de agua (por supuesto en conjunto con tcnicas para aumentar la disponibilidad de agua para las plantas), en las zonas donde hay lluvias insuficientes; mientras que en zonas con suficiente precipitacin pero insuficiente disponibilidad de agua, se necesita ms nfasis en conservar el agua in situ. Una diferencia importante y obvia es que para conservar el agua se requiere prevenir la escorrenta, mientras que las tcnicas para captar el agua necesitan un rea con alta escorrenta. Mientras esta diferencia es obvia en las obras grandes de captacin de agua de lluvia, por ejemplo las tcnicas descritas en el captulo Microcaptacin de este manual, no se puede establecer una transicin de una a otra tcnica. Por otra parte, la captacin de agua de lluvia puede ser considerada como una forma rudimentaria de riego. La diferencia est en que con la captacin de agua de lluvia, el productor no tiene control sobre la oportunidad de la aplicacin del agua, ya que la escorrenta superficial puede ser solamente aprovechada cuando llueve. Otra diferencia podra ser que en la captacin de agua de lluvia se utiliza solamente el agua que cae localmente, lo que se ve claramente en las tcnicas de microcaptacin o captacin externa por bordos y surcos, pero ser ms difcil de diferenciar cuando se capta agua en embalses o de un caudal subterrneo para utilizar el agua posteriormente. En el citado estudio del Banco Mundial, se discuten diferentes clasificaciones de los sistemas de captar agua, por diferentes autores, segn la fuente de agua (ros, pozos, aguas subterrneas y agua de lluvia -o niebla), tipo de escorrenta (por techos, dentro del campo, grandes o pequeos reas de captacin y grandes o pequeos caudales), tipo de almacenamiento (tanques, cisternas y el suelo) y uso principal (humano, animales, plantas, etc.). Entonces dentro del estudio se encierran a tcnicas de captar agua (de lluvia) para produccin de plantas que usan el suelo para almacenar el agua, agrupndolas como:R R

captacin de agua en rampas pequeas (tambin referido a microcaptacin, captacin dentro del sistema de captacin" o captacin de microcuencas); captacin de agua en rampas largas (tambin referido a captacin externa o captacin de macrocuencas;


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R R

captacin de agua de inundaciones dentro del cauce (solamente corrientes efmeras); derivacin de corrientes para control de inundaciones (de corrientes efmeras a otro lugar)

Se describe tambin el mtodo de depsitos o tanques para almacenar agua para utilizar posteriormente, pero no se considera como de clase diferente porque en esta tcnica se recibe la escorrenta de rampas as como de corrientes. Segn el anlisis de la literatura hecho por Reij et al. (1988), existe un consenso general sobre las siguientes caractersticas:R

R

Aunque en teora se puede utilizar tcnicas de captacin de agua de lluvia en cualquier lugar del mundo donde haya escorrenta y posibilidades para captar. Las tcnicas de captacin de agua de lluvia se usan en las zonas ridas y semiridas donde la escorrenta tiene un carcter intermitente, y en las cuales est integrado el almacenamiento del agua. La captacin de agua de lluvia est basada en el uso de la escorrenta, y entonces se caracteriza por tener un rea para producir la escorrenta y un rea para recibir esta escorrenta.

La mayora de los sistemas de captacin de agua de lluvia, usan el agua captada cerca de donde cae y entonces no incluyen el almacenamiento de agua de ros en tanques, ni el consumo de aguas subterrneas captada de pozos. Respecto al rea de captacin, volumen de almacenamiento e inversiones, los sistemas de captacin de agua son de relativamente pequea escala.

ESTE TOMO En este manual, se sigue utilizando las descripciones y definiciones del Tomo I (FAO, 1996), que a su vez se han basado en las del estudio del Banco Mundial, en que la captacin de agua de lluvia esta definida como la: "Coleccin de escorrenta superficial para su uso productivo", y que puede lograrse de las superficies de tejados, as como de corrientes de agua intermitentes o efmeras. Las tcnicas de captacin de agua de lluvia se clasifican en tres categoras bsicas: Microcaptaciones o captacin dentro del sistema, Sistemas de Captacin Externa y Sistemas de Inundacin derivacin y distribucin, (FAO,1990). En este Tomo II, tambin se describe las diferentes tcnicas bajo estos tres trminos; y adems se describe las tcnicas de captacin de agua de lluvia para la produccin agrcola y forestal de diferentes regiones de Amrica Latina. Segn la clasificacin vigente y lo tratado anteriormente, las tcnicas estn descritas en los siguientes captulos: Microcaptaciones, Sistemas de Captacin Externa y Sistemas de Inundacin. Se presenta cada tecnologa, siguiendo el ndice: Antecedentes histricos; Aspectos tcnicos; Impactos socioeconmico y ambiental; Descripcin de casos en Amrica Latina y Referencias Bibliogrficas.

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Revisin de Bases Tcnicas

Revisin de Bases TcnicasRen van Veenhuizen, Oficial Profesional Asociado en Suelos, FAO

INTRODUCCIN En este texto se denomina captacin de agua, sea de lluvia o de nieblas, a la recoleccin de la escorrenta superficial o de la niebla, para su utilizacin en la produccin agropecuaria o forestal. La captacin de agua puede ser considerada como una forma rudimentaria de riego. La diferencia est en que con la captacin de agua de lluvia o de nieblas, el productor tiene poco o ningn control sobre la oportunidad de aplicacin del agua ya que la escorrenta superficial generalmente se aprovecha cuando llueve y el aprovechamiento de las nieblas depende principalmente de las condiciones atmosfricas. La ocurrencia y cantidad de la escorrenta superficial dependen de las caractersticas de la precipitacin, clima, suelo, vegetacin, pendiente y tamao del rea. La teora general de captacin de agua de lluvia/niebla es:

AGUA DE CONSUMO O DE RIEGO ADICIONAL = CAPTACIN DE AGUA Captacin de agua de lluvia = escorrenta inducida + precipitacin recogida AC = (PP* Ac * Ce) + (PP * As) AC PP Ac As Ce = = = = = Volumen de agua captado (litros) Precipitacin (mm) Area de captacin de agua (m2) Area de siembra/cosecha (m2) Coeficiente de escorrenta

Captacin de agua de niebla = niebla captada + precipitacin recolectada AC = R * (A * Vs * T) * V AC R A Vs T V = = = = = = Volumen de agua captado (litros) Eficiencia de la trampa/colector de nieblas Superficie de intercepcin (rea de captacin de nieblas) Velocidad del viento Tiempo (duracin de las nieblas o de la captacin) Volumen de la masa del aire que pasa por el colector

Para determinar cuanto volumen de agua es necesario captar hay que evaluar el requerimiento de agua del cultivo seleccionado. A ese requerimiento se le llama tambin "uso consuntivo" de las plantas. El coeficiente de escorrenta depende de las caractersticas del suelo en el rea de captacin, el suelo ms conveniente es el que facilita la escorrenta (compacto, impermeable, sin vegetacin). En cambio en el rea de cultivo los requerimientos de suelo (permeables, retentivos, frtiles), son diferentes. Las caractersticas del clima son importantes


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para determinar tanto los requerimientos del cultivo como el volumen de agua que se puede captar. Como se dijo anteriormente, todo sistema de captacin de agua de lluvia consta de un rea de captacin (recoleccin) y de un rea cultivada (de almacenamiento, de siembra, o de plantas). Para un diseo apropiado de un sistema, es recomendable determinar la relacin entre el rea de captacin (Ac) y el rea cultivada (As). Muchos sistemas de captacin de agua de lluvia exitosos han sido establecidos slo estimando la relacin entre rea de captacin y rea de cultivo. Este puede ser sin duda el nico enfoque posible donde no se tenga informacin bsica sobre lluvia, escorrenta superficial y requerimientos de agua por el cultivo. Sin embargo, el clculo de la relacin resultar ciertamente en un sistema ms eficiente y efectivo, si se dispone de la informacin bsica y sta es confiable. El clculo de la relacin Ac/As es principalmente til para sistemas de captacin de agua de lluvia donde se pretende el establecimiento de cultivos. Este tema se trata en las diferentes descripciones de las tcnicas en este manual. La cantidad de agua obtenida del rea de captacin es una funcin de la cantidad de escorrenta superficial producida por la lluvia en esa superficie. Esta escorrenta superficial, para un periodo de tiempo definido, se calcula multiplicando una lluvia de "diseo" por el coeficiente de escorrenta superficial. Como no toda la escorrenta superficial puede ser eficientemente utilizada (debido a filtracin profunda, etc.), tiene que ser multiplicado adicionalmente por un factor de eficiencia. La cantidad de agua requerida es obtenida multiplicando el tamao del rea cultivada por los requerimientos netos de agua por el cultivo, que representa el requerimiento total de agua (uso consuntivo), menos la supuesta lluvia de diseo. En este captulo se revisan las bases tcnicas generales, es decir la informacin tcnica que se necesita para determinar el potencial de la captacin y para planificar las obras. Los temas que se tratan son precipitacin, suelos, planta, balance hdrico, captacin de las nieblas, cuenca hidrogrfica y labores culturales.

PRECIPITACION (PLUVIAL) La precipitacin es uno de los factores que se debe analizar para definir si es, o no factible realizar obras de captacin. Para un planificador en captacin de agua de lluvia, la tarea ms difcil es seleccionar el diseo apropiado de acuerdo a la lluvia. Los datos importantes se obtienen de las estaciones meteorolgicas que cuenten con datos de precipitacin mensual de por lo menos diez aos (Anaya, 1994). Las precipitaciones de las zonas ridas y semiridas resultan en muchos de los casos de procesos convectivos que producen aguaceros de corta duracin, intensidad relativamente alta y en una rea limitada. Este, sin embargo, no es el caso de las reas costeras del Pacfico, en Chile, Per, Ecuador y Baja California (Mxico), donde las precipitaciones son de tipo frontal. Pero, generalmente las precipitaciones tienen dos caractersticas que afectan adversamente la produccin agrcola; la baja cantidad y el bajo nivel de confianza (incertidumbre). Adems

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estas caractersticas estn vinculadas en las estadsticas, en el sentido que el bajo nivel de confianza aumenta cuando la cantidad de precipitacin disminuye (Hudson, 1987). Las caractersticas de la lluvia ms importantes para determinar la cantidad, son la intensidad, la duracin y la distribucin de la precipitacin. Para planificar obras de captacin de agua de lluvia, puede utilizar como base la precipitacin anual mensual. Se podra mejorar la confianza de los datos calculando la probabilidad de la precipitacin. Y, para comparar ms exactamente con las necesidades de los cultivos, podra determinarse la porcin del agua de lluvia que podra ser utilizada por las plantas calculando la precipitacin efectiva. Cantidad, intensidad y distribucin Reij et al (1988), indican que la precipitacin en las zonas ridas es tan errtica, que sera mejor utilizar como requisito mnimo para la captacin de agua de lluvia una precipitacin media anual de 100-200 mm para obras grandes y de 500-600 para obras pequeas. Sin embargo, ms pertinentes que la suma total de la precipitacin son sus caractersticas, como frecuencia, duracin e intensidad. La frecuencia de las lluvias es la periodicidad media estadstica en aos en que pueden presentarse eventos de caractersticas similares en intensidad y duracin (Colegio de Postgraduados, 1991). Los requisitos mnimos relacionados a la frecuencia, en la planificacin de la captacin de agua de lluvia son muy difciles de establecer y dependen tambin de otros factores. La duracin y la intensidad son importantes porque la escorrenta ocurre slo despus de exceder un cierto lmite: o la intensidad de un chubasco excede la tasa de infiltracin, o la intensidad y la duracin de un chubasco exceden la capacidad de almacenaje de agua del suelo (vase precipitacin efectiva). Este lmite depende del suelo. La intensidad de la lluvia se define como la relacin entre la cantidad total de lluvia (lmina de agua) que cae durante un perodo dado y la duracin del perodo, y se expresa en lmina de agua por unidad de tiempo, generalmente como mm por hora (mm/h). La intensidad de la precipitacin generalmente se calcula para varios intervalos y diferentes perodos. Para registrar la intensidad y la duracin de la lluvia se utiliza el pluvigrafo. Los criterios ms tiles para determinar la potencialidad de la captacin de agua de lluvia son la frecuencia de los chubascos individuales y la probabilidad de una cierta cantidad e intensidad de lluvia (Reij et al, 1988). Probabilidad En la planificacin y diseo de obras de captacin de agua de lluvia es importante conocer la probabilidad de que ocurra una cierta cantidad de lluvia en una cierta fecha. En climas templados, la desviacin estndar de lluvia anual es del 10 al 20 por ciento; en 13 de cada 20 aos las cantidades anuales estn entre 75 y 125 por ciento de la media. En climas ridos y semiridos la relacin de mximas a mnimas cantidades anuales es mucho mayor y la distribucin de la lluvia anual se hace creciente con un sesgo por la creciente


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aridez. Por ejemplo, con una precipitacin media anual de 200 a 300 mm, la lluvia en 19 aos de cada 20 tpicamente vara desde 40 a 200 por ciento de la media. Con una precipitacin media anual de 100 mm/ao, hay una variacin de 30 a 350 por ciento de la media. En localidades ms ridas no es difcil que se presenten varios aos consecutivos sin lluvia. La lluvia de diseo es la cantidad de lluvia estacional en la cual, o arriba de la cual, el sistema est diseado para proveer escorrenta superficial suficiente para cubrir el requerimiento de agua de los cultivos. Si la lluvia es inferior a esta lluvia de diseo, hay un riesgo de fracaso del cultivo debido a estrs por humedad. Cuando la lluvia es superior, entonces la escorrenta superficial est en excedente y podra sobrepasar los bordos y pues resultar en un dao a las estructuras. La lluvia de diseo se determina segn una cierta probabilidad de ocurrencia. Si por ejemplo, se fuera a establecer con un 67% de probabilidad, la lluvia ocurrir o estar excedida (como promedio), en dos de cada tres aos y la lluvia captada ser suficiente para satisfacer el uso consuntivo, tambin en dos de cada tres aos. La lluvia de diseo se determina por clculos o estimaciones. Un diseo conservador estar basado en una probabilidad ms alta (lo cual significa una lluvia de diseo baja), para hacer el sistema ms "confiable. Sin embargo, el riesgo potencial sera una inundacin ms frecuente del sistema en aos donde la lluvia ocurrida excede a la lluvia de diseo. Un mtodo grfico sencillo para determinar la probabilidad o frecuencia de ocurrencia anual de lluvia estacional se describe en el Tomo I (FAO, 1996), captulo Anlisis de la relacin lluvia/escorrenta. Para el diseo de planes de captacin de agua de lluvia, este mtodo es tan vlido como cualquier mtodo analtico descrito en textos sobre estadstica.

El primer paso es determinar el total de lluvia anual que se necesita para el ciclo vegetativo en la localidad de inters. En localidades donde no existen registros de lluvia se podrn utilizar datos de estaciones cercanas. Es importante contar con registros de muchos aos, porque la variabilidad de la lluvia en zonas ridas y semiridas puede ser considerable. Un anlisis de solamente 5 6 aos de observaciones es inadecuado ya que estos 5 6 valores pueden pertenecer particularmente a un perodo seco o muy lluvioso y por lo tanto puede no ser representativo para el patrn de lluvias a largo plazo. El siguiente paso es asignar a los totales anuales m = 1 para el valor ms alto y m = N (N observaciones o aos), para el valor ms bajo y ordenar los datos en forma creciente. La probabilidad de ocurrencia P (%) para cada una de las observaciones ordenadas puede calcularse de acuerdo a la ecuacin: P (%) = Donde: P m = probabilidad en % de la observacin del rango m = rango de la observacin m 0 ,37 x100 N + 0 ,25

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N

= nmero total de observaciones utilizadas

El siguiente paso es construir un grfico con las observaciones ordenadas contra las probabilidades correspondientes. Para este propsito puede utilizarse el papel de probabilidad normal. Finalmente, se adapta una curva de modo tal que la distancia de observaciones por arriba o por debajo de la curva estn tan cerca de la curva como sea posible. Esta curva puede ser una lnea recta. De esta curva es posible obtener la probabilidad de ocurrencia o excedencia de un valor de lluvia de una magnitud especfica. Inversamente, es tambin posible obtener la magnitud de la lluvia que corresponde a una probabilidad dada. El perodo de retorno T (en aos), puede calcularse fcilmente una vez que la probabilidad de excedencia P (%) sea conocida, utilizando siguiente relacin:

T= Precipitacin efectiva

100( a os) P

No toda el agua de lluvia que cae sobre la superficie del suelo puede realmente ser utilizada por las plantas. Parte del agua de lluvia se infiltra a travs de la superficie y parte fluye sobre el suelo en forma de escorrenta superficial. Cuando la lluvia cesa, parte del agua que se encuentra en la superficie del suelo se evapora directamente a la atmsfera, mientras que el resto se infiltra lentamente en el interior del suelo. Del total del agua que se infiltra, parte percola por debajo de la zona de races, mientras que el resto permanece almacenada en dicha zona y podra ser utilizada por las plantas. El agua de lluvia evaporada, la de percolacin profunda y la de escorrenta superficial no pueden ser utilizadas por el cultivo, o sea no son efectivas. A la porcin restante, almacenada en la zona de races se le denomina precipitacin efectiva. En otras palabras, el trmino "precipitacin efectiva" es utilizado para definir esa fraccin de la lluvia que estar realmente disponible para satisfacer al menos parte de las necesidades de agua de las plantas. Este parmetro puede determinarse por experimentos o se estima por medio de ecuaciones empricas (FAO, 1993), que para reas con pendientes inferiores al 4-5% se tiene:

Pe = 0.8 x PP - 25 si PP > 75 mm/mes Pe = 0.6 x PP - 10 si PP < 75 mm/mes

SUELOS


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La diversidad de suelos en las zonas ridas y semiridas es muy grande. Las propiedades fsicas del suelo afectan la escorrenta del agua. Idealmente el suelo en el rea de captacin debera tener un coeficiente de escorrenta superficial alto, mientras el suelo en el rea cultivada debera ser profundo, frtil y suficientemente permeable. Donde las condiciones para las reas de captacin y de cultivo se contraponen, los requerimientos del rea cultivada debern tener prioridad. A continuacin se resume los aspectos importantes del suelo que afectan el desarrollo de la planta bajo sistemas de captacin de agua de lluvia.

La textura de un suelo se refiere a su composicin en tamaos de las partculas minerales que lo componen, lo que tiene influencia sobre diversas caractersticas importantes, incluyendo la velocidad de infiltracin y la capacidad de retencin de agua disponible. La estructura del suelo se refiere a la forma y consistencia del agrupamiento de las partculas de suelo en agregados y al arreglo de estos agregados. Junto con la estructura, la profundidad del suelo es particularmente importante para el sistema de captacin de agua de lluvia. Los suelos profundos tienen la capacidad de almacenar ms escorrenta superficial captada, mientras que los suelos con menos de un metro de profundidad son poco apropiados para la captacin de agua de lluvia. En muchas de las reas donde los sistemas de captacin de agua de lluvia pueden ser introducidos, la baja fertilidad del suelo puede ser una restriccin igual ms importante como la carencia de humedad para el crecimiento de la planta. Por lo tanto es indispensable prestar tambin atencin al mantenimiento del nivel de fertilidad. Los suelos con problemas de salinidad o sodicidad pueden reducir la disponibilidad de humedad directamente, o indirectamente, as como ejercer una influencia daina sobre el crecimiento de la planta. Una tasa de infiltracin muy baja puede ser perniciosa debido a la posibilidad de inundacin en el rea cultivada. Por otra parte, una tasa de infiltracin baja conduce a mucha escorrenta superficial en el rea de captacin. La formacin de costras es un problema especial en zonas ridas y semiridas, ya que provocan altas escorrentas superficiales y bajas tasas de infiltracin. Considerando que los suelos del rea de cultivo deberan ser suficientemente permeables para permitir una humedad adecuada en la zona de las races, los requerimientos en el rea cultivada debern tener siempre prioridad. La capacidad del suelo para formar bordos de tierra resistentes como un componente del sistema de captacin de agua de lluvia, es muy importante. La capacidad de los suelos para mantener y liberar niveles adecuados de humedad a las plantas, es vital para la captacin de agua de lluvia. La capacidad de agua disponible es una medida de este parmetro, y est expresado como la lmina de agua en mm fcilmente disponible para las plantas despus de que un suelo ha sido humedecido a "capacidad de campo". La capacidad de agua disponible tambin tiene consecuencias para el diseo tcnico de clculo.

Capacidad de campo (CC) y punto de marchitez permanente (PMP) El agua es retenida por el suelo de dos maneras: una por adsorcin de la arcilla o de la materia orgnica (humedad adherida) y otra la que rellena los poros entre las partculas slidas (humedad libre). Aquella humedad adherida no est disponible para las plantas porque se necesita una energa de succin muy alta para extraerla. La humedad libre se determina en el laboratorio y se expresa como el porcentaje por peso de suelo secado al horno, llamado porcentaje de saturacin. Para determinar el porcentaje de humedad por volumen de suelo se necesita la densidad aparente del suelo:

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porcentaje de humedad por volumen del suelo = porcentaje de humedad por peso * densidad aparente

Para propsitos agrcolas el porcentaje de humedad por volumen est expresado como profundidad de humedad en mm: 1 % (vol.) de humedad = 1 mm de agua dentro de una capa de suelo de 10 cm Toda el agua dentro los poros del suelo est sometida/expuesta a fuerzas capilares que causan una succin negativa, o tensin de la humedad del suelo, expresada como la altura de una columna de agua h en cm, o como el logaritmo negativo de la tensin de humedad del suelo, pF. Cada tipo de suelo puede ser caracterizado por su curva de pF, mostrando la relacin entre los valores de pF y el contenido de humedad. Los valores pF ms importantes son: pF=0: Punto de Saturacin (PS), en que todo el espacio de los poros est lleno con agua pF=2: Capacidad del Campo (CC), la tensin de la humedad del suelo despus de 1 a 1,5 das de drenaje libre de un suelo saturado (generalmente utilizan valores de CC de 2,1; 2,2 2,3 de pF) pF=4.2: Punto de Marchitez Permanente (PMP), a partir del cual la fuerza de succin de las plantas no puede vencer la fuerza con que es retenida el agua en el suelo, y por lo tanto se marchitan.

Algunos valores tiles de los parmetros CC, PMP y Densidad aparente (Da) en la planificacin de los sistemas de captacin in situ son (Anaya, 1994):

Textura Gruesa Da CC PMP 1,6 12% 5%

Textura Media 1,3 25% 12%

Textura Fina 1,1 47% 25%

La humedad disponible para las plantas es igual a la diferencia entre el contenido de la humedad a Capacidad del Campo y el contenido de la humedad a Punto de Marchitez Permanente, y se expresa como el porcentaje en volumen (% V), o como profundidad de la humedad (mm por dm de suelo). Lmina de agua aprovechable La ecuacin para obtener los valores de lmina de agua aprovechable es (Anaya, 1994):

L = (CC-PMP)*DA*Prof / 100


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Donde: L CC PMP Da Prof.

= Lmina de agua aprovechable almacenada (cm) = Contenido de humedad a capacidad de campo (%) = Contenido de humedad a punto de marchitez permanente (%) = Densidad aparente del suelo (g/cm3) = Profundidad del suelo (cm) (1mm de lmina de agua = 1 litro/m2 = 10 m3/ha)

Relieve La pendiente media del rea de captacin se obtiene por medio de la siguiente relacin:

S=H/L Donde: S = Pendiente media de la cuenca/rea de captacin (%) H = Diferencia de nivel entre el lugar donde se construye la obra y el sitio ms alejado del rea de captacin L = Distancia entre estos dos puntos

Coeficiente de escorrenta Es la proporcin de lluvia que fluye superficialmente sobre el terreno como escorrenta. Depende entre otros factores, de la pendiente, del tipo de suelo, de la cubierta vegetal, de la humedad del suelo previa a la lluvia, as como de la intensidad y duracin de la lluvia. Debera tambin considerarse que las condiciones fsicas de un rea de captacin no son homogneas. Hasta en el nivel micro hay gran variedad de diferentes pendientes, tipos de suelo, cubiertas de vegetacin, etc. Cada rea de captacin tiene por lo tanto su propia respuesta de escorrenta superficial y responder de distinto modo a diferentes eventos de precipitacin. El diseo de sistemas de captacin de agua de lluvia requiere del conocimiento de la cantidad de escorrenta superficial que ser producida por un aguacero en un rea de captacin dada. Se supone comnmente que la cantidad (volumen) de la escorrenta superficial es una proporcin (porcentaje) de la lmina de agua de lluvia.

Escorrenta superficial (mm) = K x lmina de agua de lluvia (mm)

En captaciones rurales donde ninguna o solamente partes pequeas del rea son impermeables, el coeficiente K, que describe el porcentaje de la escorrenta superficial resultante de una lluvia, no es un factor constante. Su valor es altamente variable y depende de

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los factores especficos del rea de captacin descritos anteriormente y de las caractersticas de la lluvia. En el Tomo I se describe como determinar el Coeficiente de Escorrenta con datos meteorolgicos, como intensidad de la lluvia, duracin de los eventos y condiciones de humedad del suelo. En general, el coeficiente de escorrenta superficial est definido como la escorrenta superficial total observada en un ao (o estacin), dividida por la lluvia total cada en el mismo ao (o estacin).

K = escorrenta superficial total (mm) / lluvia total (mm).

Cuando se analiza la informacin medida, es posible notar que una cierta cantidad de lluvia es requerida siempre antes de que ocurra cualquier escorrenta superficial. Esta cantidad, que generalmente se refiere a una lluvia umbral, representa la intercepcin debido a prdidas iniciales y almacenamiento en depresiones, as como para cubrir las prdidas por la alta infiltracin inicial. La lluvia umbral depende de las caractersticas fsicas del rea y vara de una cuenca de captacin a otra. En reas con poca vegetacin y donde el terreno es muy regular, la lluvia umbral puede encontrarse solamente en el rango de 3 mm, mientras en otras cuencas este valor puede exceder fcilmente los 12 mm, particularmente donde los suelos dominantes tienen una alta capacidad de infiltracin. El hecho de que la lluvia umbral tenga primero que ser sobrepasada explica por qu no toda tormenta produce escorrenta superficial. Es importante conocer cuando evaluar el coeficiente de escorrenta anual de un rea de captacin. Otra manera de determinar la escorrenta es por medio de lotes o parcelas de escorrenta superficial. Estos lotes son utilizados para medir la escorrenta superficial bajo condiciones controladas. Las parcelas deben ser establecidas directamente en el rea o cuenca para la cual se requiere el coeficiente. Sus caractersticas fsicas, como tipo de suelo, pendiente y vegetacin tienen que ser representativas de los sitios donde los planes de captacin de agua de lluvia sern llevados a cabo. El coeficiente vara generalmente entre 0,1 y 0,5. Cuando no se dispone de informacin, el coeficiente puede ser estimado en base a la experiencia. Sin embargo, este mtodo debe ser evitado siempre que sea posible por los riegos que implica. Factor de Eficiencia Este factor tiene en cuenta la ineficiencia de la distribucin desigual del agua dentro del campo, as como las prdidas por evaporacin y percolacin profunda. Donde el rea de cultivo es nivelada y suavizada, la eficiencia es ms alta. Los sistemas de microcaptacin tienen eficiencias ms altas cuando el agua es generalmente almacenada a menos profundidad. La seleccin del factor de eficiencia se deja a criterio del diseador basndose en su experiencia y en la tcnica seleccionada. Normalmente los rangos del factor estn entre 0,5 y 0,75. PLANTA


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Para el diseo de sistemas de captacin de agua de lluvia, es necesario evaluar el requerimiento de agua por el cultivo seleccionado. El consumo de agua por un cultivo (ETc o Uso Consuntivo) se definen como la cantidad de agua necesaria para reponer las prdidas de agua producidas en el proceso de evapotranspiracin. Siempre se refieren a las necesidades de un cultivo que crece en condiciones ptimas. Las necesidades de agua de los cultivos dependen principalmente del:

clima (como principales factores: luz solar, temperatura, humedad y velocidad del viento); tipo de cultivo; y, estado de desarrollo

La influencia del clima sobre las necesidades hdricas de los cultivos se refleja en la evapotranspiracin (ET), que se compone de dos sumandos, evaporacin (desde la superficie del suelo) ms transpiracin (de las plantas). La evapotranspiracin se expresa usualmente en mm, sea por da, mes, ciclo o estacin. Se han desarrollado diversos mtodos para determinar el uso consuntivo de plantas especficas. Unas excelentes gua para estos clculos por diferentes mtodos es el Estudio de Riego y Drenaje No. 24 "Necesidades de Agua de los Cultivos" (FAO, 1977), y el manual "Necesidades de Agua de los Cultivos. Manual de Campo No. 3. (FAO, 1986). Sin embargo, debe observarse que las frmulas para dar buenos resultados requieren de datos y que en muchos de los lugares donde se practica la captacin de agua de lluvia no estn disponibles.

Uso Consuntivo El clculo de los requerimientos de agua de los cultivos (Uso Consuntivo), es relativamente simple. La ecuacin bsica para el clculo es la siguiente: ET cultivo = Kc x ETo Donde: ET cultivo = Kc = ETo =

Es el (Uso Consuntivo), requerimiento de agua de un cultivo dado en mm por unidad de tiempo (mm/da, mm/mes o mm/estacin). Factor del cultivo, depende de la especie o variedad cultivada y de la etapa de crecimiento de la planta Evapotranspiracin del cultivo de referencia en mm por unidad de tiempo (Ver Tomo I: FAO,1996)

La evapotranspiracin del cultivo de referencia ETo (llamada a veces evapotranspiracin potencial, ETP) est definida como la tasa de evapotranspiracin de una gran rea cubierta de pasto que crece activamente, cubre completamente el suelo y no sufre de deficiencia de agua. La tasa de agua evapotranspirada depende del clima. El valor ms alto de ETo se encuentra en

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reas calurosas, secas, ventosas y soleadas; mientras que los valores ms bajos son observados en reas fras, hmedas y nubladas o sin viento. En muchos casos es posible obtener estimaciones de ETo para el rea de inters, desde reas cercanas con condiciones climticas similares; sin embargo, donde esto no es posible, los valores para ETo tienen que calcularse. En el cuadro 1 se encuentran valores aproximados para ETo, que pueden ser utilizados en ausencia de datos medidos o calculados. El cuadro 2 contiene factores de cultivo Kc para las especies comnmente cultivadas bajo sistemas de captacin de agua de lluvia.

Cuadro 1. Valores aproximados de necesidades de agua de cultivos estacionales Cultivo Necesidad de agua de los cultivos (mm/total perodo vegetativo) 300 - 500 900 1200 700 1300 500 - 700 500 - 800 450 - 650 450 - 700 600 1000

Frijol Ctricos Algodn Cacahuate (man) Maz Sorgo/mijo Soya Girasol

Cuadro 2. Factores de cultivo (Kc)Cultivo Etapa Inicial Etapa de crecimiento del cultivo Pleno desarrollo del cultivo Etapa de madurez Promedio del cultivo

Kc

das

Kc

Das

Kc

das

Kc

das

Algodn Maz Mijo Sorgo Granos pequeos Leguminosas Man

0,45 0,40 0,35 0,35 0,35 0,45 0,45

(30) (20) (15) (20) (20) (15) (25)

0,75 0,80 0,70 0,75 0,75 0,75 0,75

(50) (35) (25) (30) (30) (25) (35)

1,15 1,15 1,10 1,10 1,10 1,10 1,05

(55) (40) (40) (40) (60) (35) (45)

0,75 0,70 0,65 0,65 0,65 0,50 0,70

(45) (30) (25) (30) (40) (15) (25)

0,82 0,82 0,79 0,78 0,78 0,79 0,79


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BALANCE HIDRICO Una vez obtenido los datos de precipitacin y consumo de agua por los cultivos considerados, el siguiente paso es determinar si hay necesidades de agua de riego, o sea si son necesarias las obras de captacin de agua de lluvia, para lo cual se debe analizar las deficiencias o excesos de agua, por medio del balance hdrico. La ecuacin del balance hdrico, para cualquier zona o cuenca (o cualquier masa de agua) indica los valores relativos de entrada y salida, flujo y variacin del volumen de agua. En general, las entradas en la ecuacin del balance hdrico comprenden la precipitacin (lluvia o nieve) realmente recibida en la superficie del suelo (P), y las aguas superficiales y subsuperficiales recibidas dentro de la cuenca (Q). Las salidas en la ecuacin incluyen la evaporacin y transpiracin (ET) y la salida de las aguas superficiales, o sea la escorrenta (ES), y las aguas subterrneas (ST). P + Q = ET + ES + ST

Para su aplicacin en ciertos clculos, la ecuacin del balance hdrico podr simplificarse o hacerse ms compleja, dependiendo de los datos disponibles, del objetivo del clculo, y las dimensiones de la masa de agua (por ejemplo diferentes clculos para microcaptacin, captacin externa inundaciones). La ecuacin simplificada del balance hdrico es: P = ET + ES Los componentes de la ecuacin del balance hdrico se pueden expresar como una altura media de agua sobre la cuenca (mm), como un volumen (m3), o en forma de caudal (m3/s):

V(m3) = 1/1000 x A(m2) x ES(mm)

Necesidad de Agua de Riego Las necesidades de agua adicional, por ejemplo la que se necesita obtener por captacin de lluvia, pueden resultar de la diferencia entre las demandas de agua del cultivo (uso consuntivo) por mes durante el ciclo de desarrollo y la parte o porcin de agua de lluvia cada en esos meses. Normalmente se utiliza la probabilidad de lluvia al 50%, o la precipitacin efectiva (Pe), de forma que se pueda analizar las deficiencias o excesos de agua (Anaya et al, 1994).

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NA = ETc + SAT + PERC + LA - Pe Donde: NA ETc SAT PERC LA Pe = = = = = = Necesidades de agua de riego Evapotranspiracin del cultivo Cantidad de agua necesaria para saturar el suelo Prdidas por percolacin y filtraciones Agua para establecer la lmina de agua superficial Precipitacin efectiva

La ecuacin simplificada, donde UC es Uso Consuntivo, es: NA = UC - Pe En que bsicamente existen tres situaciones:

UC = Pe UC > Pe UC < Pe

NA = 0 NA = ETc - Pe NA = 0

Situacin actual, el agua de lluvia es suficiente Se necesita contribucin del riego. Si no llueve en absoluto NA = ETc Hay exceso agua de lluvia, drenaje es necesario.

No obstante, debe tenerse en cuenta que los clculos estn siempre basados en parmetros con alta variabilidad. La lluvia y la escorrenta superficial son caractersticamente errticas en regiones donde se practica la captacin de agua de lluvia. Por lo tanto, a veces es necesario modificar un diseo original a la luz de la experiencia y frecuentemente ser til incorporar medidas de seguridad. Los datos del balance hdrico se utilizan para determinar si es necesario captar agua de lluvia (o regar) y para calcular la suma total del agua que necesitan las plantas. Tambin se puede calcular para cada mes (o para cualquier perodo durante el crecimiento de las plantas) las necesidades de agua de los cultivos, para determinar si se debera regar. Con la suma de estas necesidades se obtiene datos para calcular la cantidad total a captar.

LA CUENCA HIDROGRFICA En los clculos para las reas ms grandes de captacin de agua de lluvia, adems de los datos de la precipitacin y del requerimiento de agua de las plantas, es necesario tener datos sobre las variaciones del volumen de agua almacenada en la cuenca. Como se ha discutido en el prrafo anterior, el balance hdrico es muy til para determinar el agua disponible. La ecuacin del balance hdrico, para cualquier zona o cuenca indica los valores relativos de entrada y salida del agua, o sea:

flujo de entrada = flujo de salida +/- cambio en el almacenaje del perfil. Este balance se puede aplicar a diferentes partes del ciclo hidrolgico.


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Agua Subterrnea

entrada salida diferencia

Percolacin profunda e infiltracin Flujo subterrneo, ascenso "capilar" y evapotranspiracin Cambio en el almacenamiento Precipitacin Evapotranspiracin y escorrenta total Almacenamiento en micro-depresiones, agua subterrnea, canales, etc.

Una Cuenca

entrada salida diferencia

El agua almacenada en las cuencas hidrogrficas comprende:

Agua superficial almacenada sobre la superficie de la cuenca. Agua subsuperficial almacenada en el suelo, en la zona no saturada. Agua subterrnea.

En las zonas ridas la acumulacin ms importante de agua tiene lugar durante la estacin de lluvias. La captacin del agua superficial y subsuperficial ocurre principalmente durante esta estacin; mientras la captacin del agua subterrnea puede ocurrir en la estacin despus de la lluvia (ver artculo de Nstor Cabas, en Captacin Externa de ste Manual). La precipitacin efectiva (Pe), fluye por diferentes caminos hacia la red de drenaje y se evala en algn sitio de inters del cauce (donde se planifica poner la obra de captacin) como escorrenta, escurrimiento o caudal. El caudal se define como el volumen de agua que atraviesa la seccin del cauce en una cantidad de tiempo y se expresa en m3/s o l/s. Los componentes del caudal son de los siguientes tipos:

Escorrenta superficial (flujo superficial) Escorrenta subsuperficial (interflujo) Escorrenta subterrnea (flujo base) Precipitacin que cae sobre el cauce (sin contactar ni entrar en el suelo)

El registro de la escorrenta se hace en trminos del caudal medio diario, obtenido ordinariamente mediante la medicin de niveles de agua dos o tres veces al da y transformados a caudales mediante una curva de descarga. Muchas estaciones estn equipadas con instrumentos (limngrafos) para proporcionar informacin sobre los eventos extremos y los caudales mximos y mnimos. El hidrograma es la representacin grfica de alguna caracterstica de la escorrenta o caudal a lo largo del tiempo en una estacin especfica. Para determinar si es factible planificar captacin de agua de lluvia, se requiere conocer el caudal mnimo dentro de una cierta posibilidad, mientras en el diseo de obras hidrulicas pequeas, como de la captacin de agua de lluvia, normalmente slo se requiere del

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conocimiento del caudal mximo para un determinado perodo de retorno. Adems, es importante conocer el caudal en estiaje (en la poca seca), que es cuando ms se necesita el agua. El mtodo racional de estimado de la escorrenta es el que se utiliza para determinar el caudal de diseo de pequeas obras en cuencas de hasta 500 hectreas, de acuerdo con la siguiente expresin:

Q = 0,278 * C* I * A Donde: Q= C= I= A= Caudal de diseo (m3/s) Coeficiente de escorrenta Intensidad de la precipitacin (mm/h) Area de la cuenca de captacin (Km2)

El anlisis de frecuencia es un mtodo analtico para determinar el caudal de diseo para perodos de retorno deseados. Las curvas de frecuencia son una expresin de los datos hidrolgicos sobre una base probabilstica, ya que sirven para estimar la frecuencia con que una variable de cierta magnitud es igualada o excedida. Estas curvas pueden ser desarrolladas para cualquier variable hidrolgica. El trmino aguas subterrneas se refiere en general a la ocurrencia del agua por debajo de la superficie del suelo. Sin embargo, comnmente se relaciona slo con la que se encuentra en la zona saturada de agua. El lmite de separacin entre la zona de aireacin y la de saturacin se conoce como nivel fretico, donde el agua se mantiene a presin atmosfrica (agua libre). Un acufero se define como un estrato del subsuelo que contiene y conduce agua.

INFORMACION PARA LA CAPTACION DEL AGUA DE NIEBLA En las zonas donde la lluvia es muy escasa, la captacin y almacenamiento de la precipitacin no es factible. Aparte de las fuentes de agua en las zonas ridas y semiridas tales como ros, lagos o la lluvia, existe un gran depsito natural de agua bajo la forma de vapor de agua, sea vapor de la atmsfera, de la evaporacin desde el suelo o transpiracin de las plantas, o ms frecuentemente: roco y niebla. La diferencia con aquellas fuentes de agua, es que esta forma de agua es difcil de captar, es decir relativamente slo un pequeo porcentaje de roco o niebla puede ser captado, pero puede significar un aporte suficiente como para considerarlo. En algunos lugares la combinacin de condiciones meteorolgicas y la topografa crean la existencia de nieblas persistentes. En estas zonas, se podra captar agua de nieblas. Una definicin de niebla o neblina es: "una nube baja que cubre o envuelve al observador y es lo suficientemente densa para reducir la visibilidad horizontal a menos de 1 km. Si la visibilidad es mayor que 1 km, pero menos de 10 km estamos ante una neblina, (Cardich, 1991).


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La diferencia entre la lluvia y la niebla es el dimetro de las gotas y la velocidad de cada subsiguiente. Generalmente la niebla es el resultado de un enfriamiento del aire hmedo al contacto con la superficie terrestre. El fenmeno de las nieblas como recurso hdrico se presenta especialmente en zonas ridas cercanas a ocanos, tal como Baja California en Mxico, en el Norte de Chile, y en el centro y sur del Per. En el captulo Captacin Externa, se describe una tcnica para captar agua de niebla en Chile. En la prctica cualquier objeto o superficie que entre en contacto oponindose a la direccin del viento que arrastra la niebla es un captador. La forma de captacin ms eficaz es aquella que de manera natural proporciona un bosque y tambin los arbustos densos y la vegetacin herbcea en orden decreciente. La captacin artificial se est llevando a cabo mediante diferentes artefactos con resultados diversos. Intervienen en el proceso de la captacin de agua de niebla factores topogrficos, meteorolgicos y estacionales. Topografa del sector En primer lugar, para elegir lugares apropiados para captar agua de nieblas, se necesita de montaas con altitud suficiente para interceptar las nubes. Es importante elegir la altura del lugar que conviene para captar las nubes con la cantidad ms alta de agua. Schemenauer y Cereceda (1994), mencionan una altura deseada como dos tercios de la densidad de la nube desde su base. Cuando se trata de montaas de la costa, es importante que el eje longitudinal de la sierra sea aproximadamente perpendicular a la direccin de los vientos dominantes que traen las nubes desde el mar. En este caso la distancia a la costa debera ser lo ms prxima posible, idealmente menos de 5 km, pero hay ejemplos de captacin de hasta 25 km al interior. En otros lugares, con ocurrencia de nieblas frecuentes no se toma en cuenta la distancia al mar. Es importante considerar que no haya obstculos grandes para el viento en el sitio elegido y que haya suficiente espacio para las obras de captacin. Hay que considerar tambin la pendiente y microtopografa. En general son ideales pendientes suaves para el viento y la posicin de las obras en las cimas de las lomas u ondulaciones del terreno. Frecuencia, intensidad y direccin de los vientos El viento es un factor importante en la determinacin y planificacin de obras para abastecimiento de agua de niebla. Schemenauer y Cereceda (1994), tambin recomiendan adapciones en las obras de captacin de agua de lluvia considerando el efecto del viento. El potencial de la captacin de agua de niebla est influido por la direccin y fuerza de los vientos predominantes. El viento resulta del movimiento causado por diferencias en la presin atmosfrica de las masas de aire. Es influenciado por el contacto con la superficie de la tierra, produciendo un movimiento desordenado. Este movimiento de aire aumenta el transporte de la materia, calor y

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agua. La informacin sobre el viento se utiliza para calcular la tasa de evaporacin y evapotranspiracin potencial. La direccin del viento es importante para optimizar la orientacin (en grados) y ubicacin de las obras de captacin. La direccin media mensual del viento se mide durante los meses importantes, o sea cuando llueve o cuando hay nieblas importantes. En general vientos persistentes en una direccin son ideales para captar agua de niebla. Por ejemplo la circulacin cerca de reas con alta presin en la parte oriental del pacfico produce vientos con direccin sur oeste y vientos con direccin sur hasta Per (Schemenauer y Cereceda, 1994). La frecuencia y velocidad de los vientos son importantes para evaluar la potencialidad de la captacin de agua de niebla. La velocidad del viento influye sobre el volumen del aire (que contiene agua en forma de niebla) que pasa el colector o trampa. La velocidad del viento influye entonces en el volumen del agua de lluvia para captar, mientras ms fuerte es el viento, el ngulo de cada de las gotas es ms horizontal, y demanda entonces adaptaciones en la posicin vertical del colector. La direccin del viento determina la ubicacin de las obras. La velocidad del viento est influenciada por las irregularidades de la superficie de la tierra. El movimiento desordenado resultante implica que la determinacin de la velocidad y la direccin media del viento es difcil porque ocurren cambios rpidos. La velocidad del viento aumenta con la altitud. Para medir la velocidad del viento se utiliza el anemmetro que calcula la velocidad media del viento en metros por segundo. Las gotas de lluvia y de llovizna tienen un dimetro de aproximadamente 5 mm a 40 micrones y velocidades de cada de 9 a 2 m/s, mientras las gotas de la niebla tienen un dimetro de menos de 40 micrones y velocidades de cada inferiores a 5 m/s (principalmente menores de 1 m/s). El viento entonces influye en el ngulo de cada, tanto para la lluvia como para la niebla, pero la velocidad de cada de las gotas de la niebla es tan pequea que el movimiento de estas gotas es casi horizontal. Esto implica que el colector tiene que ser vertical. Las mediciones meteorolgicas relevantes son temperatura, humedad relativa, radiacin solar, presin; y especialmente velocidad y direccin del viento. Para evaluar la potencialidad de la captacin de agua de niebla, es recomendable medir la velocidad y direccin del viento cada 5 15 segundos, para calcular promedios diarios y despus visualizar la distribucin de frecuencias, velocidad y direccin del viento. Para determinar la duracin del viento, se puede observar la velocidad del mismo cada hora durante varios das. Determinacin del potencial hdrico Con las mediciones meteorolgicas mencionadas anteriormente, podra evaluarse los volmenes de agua de niebla que pueden ser colectados. Estos volmenes dependen de la superficie del colector, la eficiencia de la captacin del colector o trampa y la velocidad del viento. No obstante, Gischler (1991) encontr que las variables ms importantes son la duracin de las nieblas y la temperatura durante la intercepcin. La velocidad del viento, la visibilidad


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(como indicador de la densidad de la nube) y la humedad relativa no fueron significativas. Este autor coment que probablemente la velocidad del viento en su caso no fue importante porque en la investigacin estadstica la cantidad de agua en la nube y el tamao de las gotas fueron ms importantes. Para evaluar la captacin potencial de agua de niebla, Schemenauer y Cereceda (1994) recomiendan un colector estandar, de 1 x 1 m, midiendo as litros de agua por metro cuadrado por hora, por da, u otro perodo.

LABORES CULTURALES Idealmente el rea de captacin debera tener una escorrenta superficial alta, mientras en el rea cultivada las condiciones deberan ser favorables para la infiltracin y el aprovechamiento del agua. Entonces, las labores para aumentar la escorrenta superficial incluyen despejar la vegetacin o aplicar materiales impermeabilizantes (artificiales) para las reas de escorrenta. Las labores culturales a que se hace referencia son los aspectos agronmicos, o sea los tratamientos para mejorar el almacenamiento del agua en el suelo y el aumento de la produccin de las plantas. Estas labores pueden ser comparadas, hasta cierto punto, con las prcticas conservacionistas del suelo, tales como labranza, mulching y barbecho. Labranza Los sistemas de labranza tienen como objetivos fundamentales: preparar la cama para las semillas y las races, controlar las malezas, establecer condiciones superficiales en el suelo que favorezcan la infiltracin y controlar la erosin. Es importante aplicar las labores culturales en el momento oportuno. Respecto a la aplicacin del agua, los perodos en los que la humedad extra puede ocasionar una diferencia significativa son:R R R

Sembrando cuando la germinacin y el establecimiento puede mejorarse; A mediados de la estacin seca, cuando el cultivo puede sostenerse hasta las siguientes lluvias; Mientras los cultivos estn en las etapas vitales de floracin y llenado del grano.

La forma ms prctica de proteger el suelo de la erosin (y aumentar la infiltracin), es manteniendo una cobertura vegetal densa en forma permanente. En una labranza de conservacin se aplica mulch residual y/o se incrementa la rugosidad de la superficie. Un aumento en la rugosidad se logra mediante labranza en fajas, sistemas de labranza en surcos y mtodos de labranza que ocasionan la inversin del perfil del suelo. En el captulo sobre Microcaptacin se trata ms sobre este tema.

Mulching

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El mulching se utiliza mucho conjuntamente con tcnicas de labranza mnima y de cero labranza. Consiste en una cobertura de desechos orgnicos, que forma una cubierta protectora, facilitando la infiltracin y reduciendo la velocidad de escorrenta. La dificultad que puede presentarse es la falta de disponibilidad de residuos de plantas. Barbecho El barbecho (tierra que no se siembra durante uno o ms aos), es empleado en algunas zonas para aumentar la cantidad del agua en el suelo antes de sembrar. El efecto positivo depende de las precipitaciones durante el perodo del barbecho y del crecimiento de las plantas (Hudson, 1987). Tambin tiene un cierto riesgo de desarrollo de malezas y de erosin. Incorporacin de materia orgnica Es importante mantener un nivel suficiente de materia orgnica en el suelo para una mayor infiltracin y almacenamiento de agua en el mismo, as como para el aumento de la fertilidad. La fertilidad de los suelos en reas secas es generalmente el segundo factor ms limitante de la produccin despus del estrs de humedad. La mejora en el suministro de agua disponible con captacin de agua de lluvia puede conducir al agotamiento de nutrientes del suelo. Por lo tanto, es muy importante mantener el nivel de materia orgnica aadiendo estircol o abono animal al suelo. Los fertilizantes inorgnicos son rara vez econmicos para la produccin de cultivos bajo captacin de agua de lluvia. Algunos sistemas de captacin de agua de lluvia tambin extraen, con el agua, materia orgnica del rea de captacin y por lo tanto incrementan la fertilidad del rea cultivada. Control de malezas La maleza es un problema donde se utiliza la captacin de agua de lluvia, debido a las condiciones de crecimiento favorable donde se concentra el agua. Las malezas se presentan especialmente al comienzo de la estacin y por lo tanto el deshierbe temprano es muy adecuado. Las malezas compiten con los cultivos por el agua. Las malezas se presentan tambin cuando se utiliza mulching, cero labranza y labranza mnima.

Manual de Captacin y Aprovechamiento del Agua de Lluvia

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AGRICULTURA DE LADERAS A TRAVS DE ANDENES, PERJavier Blossiers Pinedo, Ing. Agr. Sistemas de Riego no Convencional; Carmen Deza Pineda, Ing. Forestal, Ecologa Botnica; Brbara Len Huaco, Ing. Industrial, Tecnologas Apropiadas al Ambito Rural; Ricardo Saman Mera, Ing. Agr., Conservacin de Suelos y Aguas.. TECNIDES.

Antecedentes histricos La agricultura en los sistemas de terrazas o andenes, es una tecnologa agrcola ancestral que se ha desarrollado en muchos lugares del mundo como respuesta econmica, social y tcnica a un medio adverso, encontrndose particularidades de acuerdo al lugar y al nivel de desarrollo de las culturas (figura 60). En el Per existe una superficie aproximada de un milln de hectreas de andenes (Masson 1984), de los cuales aproximadamente el 10% est en uso permanente, 20% en uso temporal o estacionario y el 70% abandonado o destruido, representando el 4,0, 8,0 y 28,1% respectivamente del rea agrcola total cultivada en el Per (2 490 000 has). En la figura 61 y cuadro 23, se presentan los resultados de la evaluacin del estado de conservacin de los andenes en 10 Departamentos. En el Per, el andn es una prctica conservacionista que los antiguos pobladores dominaron ampliamente llegando a construir verdaderos complejos agrcolas de alta tcnica hidrulica, utilizando para los muros piedras y para el relleno de la plataforma material acarreado y seleccionado (grava, suelo y materia orgnica). Con los andenes se logra utilizar racionalmente las laderas, minimizar el riesgo de heladas, lograr una mayor exposicin al sol, controlar la escorrenta del agua, incrementar la infiltracin, mantener un buen drenaje y mejor aireacin del suelo agrcola. En la actualidad es una prctica en desuso, salvo en ciertos lugares (mayormente en las partes bajas de las laderas) donde an se conservan andenes bajo cultivo permanente o temporales. Lamentablemente la mayor parte de andenes que todava pueden usarse estn descuidados, abandonados y/o derruidos. Los andenes son conocidos como pata pata en quechua o takuana en Aymara. Se estima que su construccin fue iniciada hace aproximadamente 3 000 aos a.C., desarrollndose junto a la expansin del cultivo de maz.

Andenes y terrazas en el mundo.

196 Sistemas de Inundacin

Manual de Captacin y Aprovechamiento del Agua de Lluvia Figura 61. Distribucin de andenes en el Per.

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Zonas de andenes evaluadas en el Per (1991).

Sistemas de Inundacin


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Aspectos Tcnicos Descripcin La agronoma en andenera es un sistema ancestral de cultivo en terrazas, que se aplica en laderas con pendientes del 4 al 60%; se caracteriza por la construccin de plataformas continuas escalonadas en las laderas de los cerros y superficies inclinadas de las quebradas, logrando as el aprovechamiento ptimo del agua. La cultura Andina en el transcurso de casi 3 000 aos, ha perfeccionado la construccin de este sistema, diversificndola segn su uso: para la produccin agrcola, manejo del recursos hdrico, viviendas, experimentacin y domesticacin de plantas entre otros. Los andenes continan siendo la tecnologa agrcola que mejor utiliza el recurso humano y el medio ms adecuado para evitar la erosin de los suelos de laderas. La agricultura en andenera es muy diversificada. Actualmente se conducen cultivos de alfalfa y papa en rotacin con maz, oca y olluco; del mismo modo se producen flores y frutales como manzanos, paltos y chirimoyos en andenes de dos metros de ancho que slo admiten un surco. Esto se puede observar en el Valle del Rmac (Lima), donde el 90% de los andenes son irrigados. Es importante mencionar que cada andn tiene un boquern de ingreso para el agua y un boquern para el desage de los excedentes. Los andenes generalmente tienen una longitud que oscila entre 4 y 100 m, por un ancho que va desde 1,5 a 20 m; la terraza se encuentra sostenida normalmente por tres muros de piedra, de los cuales el de mayor longitud tiene la sinuosidad de la curva de nivel de la ladera y los otros dos en los extremos del andn, van paralelos con la mxima pendiente adyacente a la acequia y el camino empedrado o slo a la acequia. Los muros miden normalmente entre 0,5 y 2 m de altura llegando ocasionalmente a 3 m. La estructura interna del andn consta de tres estratos, donde la capa del fondo es de piedras grandes, seguido de una capa intermedia de ripio o gravas y una capa superficial de hasta 0,7 m de tierra agrcola, que a veces es transportado de otro lugar. La estratificacin por capas de tamaos diferentes permiten un mejor drenaje y una mayor estabilidad a la plataforma, disminuyendo as las fuerzas sobre el muro.

Objetivos

Disponer de reas agrcolas en regiones de fisiografa muy accidentada, donde el espacio horizontal existente es escaso o extremadamente rido para su desarrollo socioeconmico (zonas muy deprimidas). Estabilizar los taludes de laderas y reducir la velocidad de escorrentas de aguas a un rgimen no erosivo que permita mantener y conservar la biodiversidad existente.

Ubicacin y seleccin del sitio Los andenes se ubican en laderas de montaas desde los 300 msnm hasta los 4 200 msnm y pueden ser irrigados con agua canalizada de ros, lagunas manantiales, nieblas y lluvias estacionales sobre los 200 mm/ao.

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Diseos Criterios de diseo de un andn Para el establecimiento de un sistema de andenes hay que tener en cuenta lo siguiente: La pendiente de la ladera debe estar comprendida entre 4 y 60% , preferentemente por razones de costo. La disponibilidad y caudal de las fuentes de agua para riego: manantiales, ros, lagunas, lluvias, neblinas, etc. La precipitacin estacional anual en zonas de secano no debe ser menor a los 200 mm. Obtener y analizar los registros hidrolgicos de la mxima precipitacin y mxima avenida para el clculo de caudales mximos y problemas de erosiones. Estudio geolgico y edafolgico de la zona para la descripcin del perfil de la ladera.

Parmetros de diseo A continuacin se detallan los principales parmetros a tomarse en cuenta en el diseo de un andn (figura 62). Pendiente longitudinal de la terraza (S). Se define como la pendiente paralela a la curva de nivel de la ladera; dicho parmetro define la velocidad del flujo de agua (depende tambin del material de la rizsfera), para no ser erosivo y los valores fluctan entre 0,1 y 0,3%. Pendiente transversal de la terraza (S). La plataforma o terrapln constituye tcnicamente el banco del andn y est formado artificialmente por diferentes estratos del suelo. Este relleno de la terraza, no siempre es completamente horizontal, por lo general mantiene una ligera inclinacin exterior que viene a ser la pendiente transversal de la terraza que absorbe la precipitacin normal de las lluvias y del agua de riego permitiendo una mayor infiltracin. Los valores de la pendiente transversal fluctan entre 0,0 y 0,1%. Talud del muro de contencin (Z). El muro nunca es vertical, se construye una pirca con ligera inclinacin hacia adentro de la terraza; los valores del talud del muro fluctan entre 0,05:1 y 0,15:1. El talud define la estabilidad del muro como soporte del perfil del suelo, tal estabilidad tambin depende de la forma, tamao y peso de la roca empleada en la piedra. Altura del muro (H) El muro de contencin puede tener entre 0,5 y 3 m de altura dependiendo mucho del tipo de material, pendiente de la ladera y lmite de la fuerza humana para edificar los muros de piedra pircada; en promedio esta altura alcanza 1,5 m, ocasionalmente llega a los 3 m de altura.


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Parmetros de diseo de un andn.

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El tamao y forma de la roca son importantes para asegurar una buena estabilidad del muro; por ejemplo los cantos rodados y las piedras pequeas no aseguran una buena estabilidad, lo que obliga a disminuir la altura del muro; en cambio las piedras grandes de formas regulares garantizan mayor estabilidad, permitiendo construir muros mucho ms altos. La altura del muro de contencin depende de la textura y profundidad de los suelos de la ladera. El ancho mnimo de la base mayor del muro (B), debe estar comprendido entre 0,34 a 0,45 H; el ancho del muro en la parte superior (C) debe estar entre los 0,2 y 0,4 m; la profundidad de cimentacin mnima (c)

manual de captación y aprovechamiento del agua de lluvia_fao

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