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MANUAL DEL CURSO IRRIGACION Y DRENAJE HUGO AMADO ROJAS RUBIO

DRENAJE DE TERRENOS AGRÍCOLAS

- DRAINAGE MANUAL BUREAU OF RECLAMATION

- DRENAJE DE TERRENOS AGRÍCOLAS Y TIERRAS SALINAS

El riego en una zona agrícola eleva la napa freática. Conforme

transcurre el tiempo es suelo se satura y las sales que estaban en

el interior afloran a la superficie, baja. salinizando el suelo.

La napa freática debes estar por debajo de la parte radicular de la

planta, esto para evitar el marchitamiento y baja producción de la

planta.

Caso de ciudades costeras:

OBJETIVOS:

- Evacuar el agua en exceso para mantener un nivel de agua adecuado y ni perjudique a las

plantas u obras.

También existe los drenes abiertos. Pero el inconveniente es que se pierde terreno agrícola.

1

NAF.


PLANTA:

MAR

colector

colectortroncalprincipal main

drenaje parcelario (dren de campo)

0+00

1+00 2+0.00

sub colector

d

La descarga por la troncal debe ser por gravedad. En situaciones difíciles se empleará estaciones de

bombeo.

La numeración en el sistema de drenaje se comienza por la parte más baja.

Información básica:1. La capacidad del suelo para permitir discurrir agua a través de él.

2. La cantidad, fuente, dirección y características químicas del agua que discurre dentro del suelo.

3. Condiciones naturales o artificiales para su evacuación.

Arena, grava suelo ligero

Arcilla suelo pesado

LA TOPOGRAFÍA:Es la actividad más importante a realizar. El levantamiento topográfico se hará a curvas de nivel no

mayor de 50 cm en zonas de pendiente y no mayor de 20 cm en zonas planas.

Se indicarán en estos planos, las posibles entradas y salidas, y condiciones resaltantes topográficas. La

escala no debe ser menor de 1/5000 (preliminar) y 1/2000 para diseño definitivo.

GEOLOGIA: Permite:

1. Determinar el tipo de formación geológica del suelo.

2. La presencia de los estratos permeables y los acuíferos.

Estrato impermeable (BARRIEL): Se puede considerar estrato impermeable cuando la relación

de conductividad hidráulica superficial se halla en la relación de 1 a 10.

2

.

.

.

K

K

K

1

2

3

1h

h2

3h


CARACTERÍSTICAS DE LOS SUELOS:Esta ligado a la capacidad del suelo de discurrir agua a través de él. Conductividad hidráulica.

Ley de Darcy: Q = K i A , K : conductividad hidráulica

I : gradiente hidráulica

A :

En estratos diferentes se trabaja con la conductividad hidráulica ponderada.

Conductividad hidráulica ponderada horizontal:

n21

nn2211hp h..hh

hK...hKhKK

+.+++++

=

Conductividad hidráulica ponderada vertical:

n

n

2

2

1

1

nn21vp

Kh

Kh

Kh

hK...hhK

++

+++=

TEXTURA:Viene a ser la proporción de los diferentes tamaños de los elementos del suelo que conforman la

muestra.

Triángulo:100%

100%

100%0

0

0

a r c

i l l a

l i m o

a r e n a

Suelo tipo franco arenoso: Suelo con un porcentaje de arcilla.

Limo y arena.

3


RENDIMIENTO ESPECÍFICO:

Definido como el volumen de agua liberado de una muestra de suelo de volumen conocido bajo la

acción de la gravedad y de las condiciones inherentes del suelo.

100xtotalVolumendrenadoVolumenS =

Grafico que relaciona Rendimiento específico con K (conductividad hidráulica)

1

40

S

0.1

K

El rendimiento específico óptimo de un suelo está entre 6 % y 10%.

SALINIDAD: La salinidad de un suelo se mide por conductividad eléctrica en minimohs (inversa del ohmio).

C.E. = minimohs / a 25 °C

12lm

E.C eq= , meq = miliequivalente

1 p.p.m. = mg/ltmínimos = 0.64 gr/lt

La salinidad de los suelos aparte de afectar la producción de las plantas, lo hace también con las obras de drenaje.

Ataque de sulfatos cemento tipo V (Fabrica cemento andino)

PLANOS DE ISOSANILIDAD: Representación de curvas con igual salinidad.

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LAVADO DE SUELOS: Altura de lámina de agua en función de la salinidad del suelo, que permite

disolver las sales en la superficie y conducirlos por el sistema de drenaje.

Efecto pistón

Preguntas a contestarse en drenaje agrícola:1. Hay exceso de agua y/o sal actualmente y en el futuro.

2. Existe una salida adecuada o no para el agua o sal en exceso.

3. ¿Cuál es la fuente de exceso de agua y sales?

4. ¿Qué sistema de drenaje es el más conveniente? (cubierto o abierto)

5. ¿Cuánta agua y sal deberá extraerse?

En suelos pesados (arcilla) el drenaje se hace más difícil. El agua que ingresa difícilmente se puede

evacuar. El caso más crítico se presenta en suelo turbosos (requiere espaciamientos muy cortos entre

tuberías).

El exceso de agua, se debe principalmente a:

- La precipitación

- Las aplicaciones de agua

- El cipech, producto de los reservorios naturales o artificiales

- Presencia de acuífero

Se hacen los planos de agua sub-superficial:

i) Planos de curvas de contorno: Se constituyen con puntos de igual cota de la napa freática,

indican la dirección del movimiento del agua de recarga y dan una idea de la conductividad

hidráulica por la distancia entre líneas.

5


El B.M. es es 0+00 (NMM)

Curvas juntas Zona de recarga

Drenes por lo general deben ser

paralelos a las curvas de nivel.

ii) Plano de isoprofundidad: Es el plano que representa puntos de igual profundidad de la

napa, respecto del terreno (superficie).

El plano de isoprofundidad se puede obtener superponiendo el plano de curvas de nivel del terreno

con el plano de curvas de contorno.

RÍO,MAR

OLAGO

troncal

colector

Gravedad

bombeoo

colector

L

L

Drenes parcelarios: Longitud máxima L 300 mt

4 φ 6 Recomendado ??

6


Existen 2 métodos para calcular el espaciamiento entre drenes:

A) Flujo permanente

B) Flujo no permanente

A) En flujo permanente la recarga normativa (Ca) depende de las precipitación, riego, flujo

subterráneo, y se expresa en mm/día.

La profundidad de las raíces de cultivo indicará la altura mínima en que se encontrará el NAF. En el

punto medio entre los drenes.

B) En flujo no permanente: se refiere al tiempo en que la napa freática desciende de una posición

inicial (h0) inmediatamente después del riego a una posición (ht) sin que el cultivo se vea afectado de

un cierto grado de saturación (3 a 5 días).

TIPOS DE FLUJO ALREDEDOR DE LA TUBERÍA:Existen 3 tipos de flujos: horizontal, vertical y radial, básicamente el flujo vertical es despreciable

respecto de los 2 restantes.

El flujo horizontal predomina cuando el estrato impermeable se encuentra muy cercanamente a los

drenes.

Cuando el impermeable se encuentra a gran profundidad (D>L/4) respecto a los drenes predomina el

flujo radial. Mientras que (D<L/4) se puede asumir que hay flujo radial y horizontal.

ECUACION DE DONNAN (PARA FLUJOS PERMANENTES)

Condiciones:

- El flujo permanente es el horizontal.

- El suelo es considerado homogéneo

- El flujo hacia los drenes es permanente.

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- La recarga es uniformemente distribuida.

Donde:

L; espaciamiento entre drenes (mts)

K; conductividad hidráulica (m/dia)

B; D en metros

P

Cd recarga normativa (m/dia)

EJEMPLO:

Un área húmeda va ha ser drenada de modo tal que con una recarga de 5 mm/dia. LA napa freática no

se eleve de un nivel igual a 70 cms. bajo la superficie. El impermeable se encuentra a 6.2 de

profundidad. K=1.2m/dia. ¿Cual será el espaciamiento si se usa para el drenaje zanjas de 50 cms de

base y talud 1:1 o tubería de 10 cms. de diámetro φ interior el nivel de aguas de nivel troncales no

permite la excavación de zanjas de 1.40 mts. con tirantes de 20 cms. cuando se trata de drenes

entubados considere solo 1.20 mts. de profundidad.

8

CdDBKL )(4 22

2 −=


Aplicando la formula:

Empleando drenes entubados: L=71 mts.

La formula de Donan se emplea para un buen tanteo da valores conservadores. La distancia entre

drenes no debe ser mayor que la que resulte aplicando Donan.

ECUACION DE HOOGHOUD: (Predomina Flujo Horizontal)

L>>D,

H>>D

Cuando D=0 => predomina 2° sumando

Cuando H=0 => predomina 1° sumando

Asumiendo D → ω, HOOGHOUDT establece que:

; L = f(D,r)

9

CdHK

CdDHKL

2122 48 +=

.71005.0

)0.55.5(2.14 222 mtsxL =−=

rLLn

KCdLH

ΠΠ=


Existe flujo radial cuando:

HOOGHOUDT Estrato equivalente:

Espaciamiento entre drenes:

Para D≤L/4:

;

Para D ∞

10

rLLn

LDe

Π

Π= 1.8

dd

e

CHK

CHDKL

2122 48 +=

)(8 RrRhLDe +

=DLDLRh

8)4.1( 2−=

rDLnRr 7.01

Π=

( ) )15.1/(8 −Π

=rLLn

LDe


El dren o colector principal debe descargar a por lo menos a 1.50 mts. sobre el m.s.n.m. (Descarga por

gravedad)

Un dren de campo debe descargar por lo menos a 10 cms. encima del máximo tirante de un dren

abierto.

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EXAMEN FINAL DOMICILIARIO1) La zona del problema en época de riego dispone de agua desde el 1° de enero hasta el 31 mayo,

la precipitación anual es de 36 mm repartidas uniformemente a lo largo del año.

Los riegos son frecuentes y se aplican a razón de 15000 m3 por hectáreas al año, estimándose que la

eficiente de riego es de 50% y que las perdidas por escorrentía superficial son aproximadamente del

10% del total de agua que se dispone. Calcule Ud. recarga normativa para estas condiciones.

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