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Disentildeo de zanjas de infiltracioacuten y acequias de desviacioacuten
UNIVERSIDAD NACIONAL AGRARIA LA MOLINA
FACULTAD DE INGENIERIacuteA AGRIacuteCOLA
TRABAJO FINAL
DISENtildeO DE ZANJAS DE INFILYRACION Y ACEQUIAS DE DESVIACION
ALUMNO Asencios Pineda Junior
CURSO Control De La Erosioacuten
PROFESOR Absaloacuten Vaacutesquez
Lima-Peruacute
2012
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Disentildeo de zanjas de infiltracioacuten y acequias de desviacioacuten
MEDIDAS MECAacuteNICO-ESTRUCTURALES DISENtildeO DE ZANJAS DE INFILTRACIOacuteN Y ACEQUIAS DE DESVIACIOacuteN
I INTRODUCCIOacuteN
Debido a su topografiacutea accidentada y al inadecuado manejo de los recursos naturales la zona andina peruana es afectada por fuertes procesos erosivos agravados por problemas geodinaacutemicas propios de ciertas cuencas sub-cuencas y microcuencas Como consecuencia de estos fenoacutemenos sobre todo en la temporada de lluvias el agua arrastra lodo y piedras los que cuando son de magnitudes considerables ocasionan grandes peacuterdidas econoacutemicas sociales y a veces humanas
Con la finalidad de controlar el escurrimiento de las aguas y evitar la erosioacuten facilitando la infiltracioacuten en el suelo las zanjas de infiltracioacuten y las acequias de desviacioacuten son una praacutectica ancestral que no requiere mayores inversiones salvo la mano de obra para la construccioacuten
En este trabajo se ha recogido experiencia del SESA (SERVICIO SILVO AGROPECUARIO DE LA
UNIVERSIDAD NACIONAL DE CAJAMARCA) Y sistematiza el disentildeo de las zanjas de acuerdo a las pautas de caacutelculo de la ingenieriacutea moderna
El presente trabajo se ha dividido en cuatro capiacutetulos en la primera parte se resalta la importancia y las caracteriacutesticas de las zanjas de infiltracioacuten y acequias de desviacioacuten sentildealando las posibles restricciones y condiciones para la ejecucioacuten de las mismas en la segunda parte se describe los elementos de disentildeo en la tercera parte se da eacutenfasis al procedimiento de construccioacuten en la cuarta parte se enfoca la operacioacuten y mantenimiento de dichas estructuras y en el anexo se hace un ejemplo de disentildeo comenzando con caacutelculos de escorrentiacutea maacutexima a partir de los registros pluviomeacutetricos hasta el disentildeo de una seccioacuten de zanja estaacutendar y su espaciamiento maacuteximo
Objetivos
Saber a grandes rasgos la definicioacuten y el funcionamiento de las zanjas de infiltracioacuten y acequias de desviacioacuten
Conocer la metodologiacutea del disentildeo de una zanja de infiltracioacuten y acequia de desviacioacuten
Conocer las bondades de este tipo de medidas mecaacutenico- estructurales Disentildear zanjas de infiltracioacuten y acequias de desviacioacuten Aplicar paso a pasos la forma de construir las zanjas de infiltracioacuten y acequias de
desviacioacuten
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I ZANJAS DE INFILTRACIOacuteN
11 Definicioacuten Son canales angostos trazados transversalmente a la pendiente a un intervalo predeterminado Se construyen con el propoacutesito de interceptar las aguas de la escorrentiacutea para luego almacenarlas o evacuarlas en una forma controlada De esta forma se reduce el largo de la pendiente disminuyendo el riesgo de erosioacuten
Esta praacutectica debe emplearse en zonas de escasas lluvias o en suelos de textura gruesa o muy gruesa sin estructura o estructura deacutebil con el fin de propiciar la infiltracioacuten y la retencioacuten de humedad Tambieacuten se usa en suelos de textura fina compactos de baja capacidad de infiltracioacuten en regiones secas
No se deben construir zanjas en suelos sueltos con capas interiores impermeables ni en zonas lluviosas ya que si son de pendiente suave ocasionan problemas de drenaje y si son de pendientes altas ocasionan deslizamientos derrumbes o problemas de solifluxioacuten
12 Clasificacioacuten
121 Seguacuten su uso las zanjas de infiltracioacuten se pueden construir en aacutereas de secano con cultivos en limpio (para pendientes menores a 12) con cultivos semipermanentes (para pendientes entre 12 y 50) y en las partes altas de la ladera (para pendientes hasta de 60) complementaacutendolas con cordones o barreras arboacutereas y pastos naturales en terrenos que requieran de produccioacuten
122 Seguacuten su construccioacuten las zanjas de infiltracioacuten pueden ser cortas cuando se complementan con tabiques trasversales espaciados entre 8 y 10 metros Las acequias largas sin tabique requieren maacutes cuidado en la construccioacuten y en el mantenimiento pues acortando los tramos se eliminan los errores de gradiente
13 Tipos
131 Zanjas de absorcioacuten Tienen como finalidad el almacenamiento temporal de las escorrentiacuteas superficiales de modo de lograr la estabilizacioacuten de los suelos contra su remocioacuten La absorcioacuten de la humedad permitiraacute que luego se reforeste sin limitaciones por la suplencia de agua Esta praacutectica no modifica la pendiente del terreno pero siacute su longitud real o efectiva
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132 Zanjas filtrantes Son zanjas de poca profundidad de menos de un metro y de entre 045 y 080 metros de ancho excavadas en el terreno que recogen y distribuyen las aguas residuales sobre un lecho de tierra vegetal grava y arena
133 Zanjas de trinchera Las zanjas de trinchera permiten retener grandes cantidades de agua de lluvia infiltraacutendola al subsuelo permitiendo la recuperacioacuten de manantiales y en muchos casos hasta el surgimiento de nuevos manantiales donde antes no existiacutean Por ejemplo una zanja de 60 centiacutemetros de profundidad por 60 centiacutemetros de alto y un metro de largo puede retener 360 litros de agua cada vez que se llena Una hectaacuterea con 400 metros lineales de zanjas de trinchera puede retener maacutes de 140000 litros de agua cada vez que las zanjas se llenan y esto ocurre varias veces durante la eacutepoca de lluvias
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14 Campos de aplicacioacuten
a) Las zanjas de infiltracioacuten se adaptan a zonas de baja o moderada precipitacioacuten la que generalmente no exceda de 800mm anuales
b) Son muy apropiados en zonas altas de las laderas empinadas aacutereas donde los suelos son aptos para pastos naturales o forestales favoreciendo directamente esta vegetacioacuten posibilitan ademaacutes una zona de recarga o de ldquoproduccioacuten de aguardquo en beneficio de la zonas media y baja lugares en los que como consecuencia se incrementaraacuten los manantiales o puquiales tanto en nuacutemero como en volumen de escurrimiento
c) Son aplicables en terrenos con pendientes entre 2 y 12 aptos para cultivos anuales siempre que no haya peligro de anegamiento (que tengan buenas condiciones de drenaje natural)
d) En terrenos de 12 a 50 de pendiente resulta apropiada esta praacutectica para suelos en los que implantaraacuten cultivos semipermanentes y de grano baacutesico
e) En general se recomienda esta praacutectica para suelos permeables donde el agua se infiltra faacutecilmente y no produciraacute aniegos en los cultivos sin embargo se han logrado buenos resultados en suelos menos permeables si se proyectan las acequias adecuadamente teniendo en cuenta el uso al que se destinara el suelo y la intensidad de las precipitaciones
II ACEQUIAS DE DESVIACION
21 DEFINICIOacuteN Son canales generalmente de seccioacuten trapezoidal que sirven para desviar el agua de escorrentiacutea proveniente de partes maacutes altas y conducirla controladamente a lugares especiacuteficos ya sean quebradas naturales riacuteos o desaguumles sin que cause dantildeos a predios carreteras o cualquier instalacioacuten que se quiera proteger
22 PROPOSITO Las praacutecticas usuales de conservacioacuten de suelos no tendriacutean eacutexito en un terreno bajo cultivo si la escorrentiacutea de aacutereas situadas en un nivel maacutes alto estaacute contribuyendo a la erosioacuten de dicho terreno El problema se reduce mucho si cada terreno soporta tan soacutelo la accioacuten del agua de lluvia que le cae directamente Para lograr esto el SESA de Cajamarca recurre a la construccioacuten de 1os canales de desviacioacuten los cuales cortan o interceptan la escorrentiacutea de predios maacutes altos y llevan esas aguas a un desaguumle bien protegido o a un estanque pequentildeo de regu1acioacuten diaria impidiendo que causen dantildeos en aacutereas vecinas maacutes bajasCanales de esta clase tambieacuten son uacutetiles para desviar contro1adamente el agua de caacutercavas que se quieren defender edificios y en fin para evitar que la escorrentiacutea de Zonas altas se concentre y cause dantildeos en zona maacutes bajas
23 LUGAR Y CONDICIONES PARA SU APLICACAION1048707 Recomendable en zonas de alta precipitacioacuten yo en donde hay concentracioacuten de escorrentiacutea principalmente en terrenos con pendientes mayores a 20 1048707 Tambieacuten son uacutetiles como medida de saneamiento en terrenos con nivel freaacutetico alto1048707 Deben ser capaces de conducir la escorrentiacutea proveniente de las lluvias de maacutexima intensidad que pueden ocurrir en un periacuteodo de tiempo determinado generalmente 110 antildeos
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1048707 Son maacutes efectivos cuando captan aguas de aacutereas cubiertas de bosques o pastos ya que en tales condiciones no ocurren grandes sedimentaciones en el canal reducieacutendose los costos de mantenimiento
1048707 Deben ser construidos sobre terreno firme cumplir con los miacutenimos requisitos de estabilidad en los taludes y sobre terrenos con profundidad mayor a 020 m para poder construir el talud exterior1048707 Debe reforzarse e1 talud opuesto a la ladera y por supuesto el canal deberaacute disentildearse para cada caso especiacutefico con velocidad permisible que no causen la erosioacuten del lecho y sus riberas1048707 Deben desaguar a lugares bien protegidos contra la erosioacuten por eso su construccioacuten debe comenzar a partir de la desembocadura1048707 Para el tratamiento de una ladera en donde se han previsto dos maacutes canales de desviacioacuten debe empezarse de arriba hacia abajo a fin de evitar concentraciones excesivas de agua en canales previstos para caudales menores1048707 Si se desea desviar aguas de una caacutercava el canal debe ubicarse a una distancia prudencial de la cabecera de la misma buscando terreno firme generalmente a maacutes de tres veces la profundidad de la caacutercava1048707 Si se desea que el canal proteja aacutereas de cultivos limpios contra la escorrentiacutea de partes maacutes altas eacuteste debe situarse a 1a menor distancia que sea posible de la cabecera del terreno a proteger
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III METODOLOGIacuteA DE DISENtildeO DE ZANJAS DE INFILTRACIOacuteN Y CANALES DE DESVIACIOacuteN DE AGUA
Existen obras de conservacioacuten de suelo que aumentan la infiltracioacuten como las zanjas y otras que regulan el flujo hiacutedrico como son los canales de desviacioacuten (Francke et al 1999) El disentildeo de estas obras necesita del anaacutelisis de precipitaciones que estime magnitudes e intensidades de precipitaciones en periacuteodos de tiempos pequentildeos que inciden directamente en la dimensioacuten de las obras a construir Con esta informacioacuten y el detalle de los datos de terreno se determina la escorrentiacutea que deberaacute controlar cada obra de conservacioacuten escorrentiacutea criacutetica tenieacutendose que disentildear de esta manera un canal de desviacioacuten o zanja de infiltracioacuten capaz de trasladarla o retenerla en parte
31 ANAacuteLISIS DE PRECIPITACIONES
La gran escasez de datos pluviomeacutetricos disponibles para cada localidad de nuestro paiacutes hace necesario meacutetodos analiacuteticos de estimacioacuten En especial sobre intensidades o magnitudes de lluvia para duraciones pequentildeasLa informacioacuten pluviomeacutetrica puede ser expresada de dos formas Seguacuten Espiacuteldora (1979) magnitud de lluvia laacutemina de agua (mm) que se produce en un cierto intervalo de tiempo o duracioacuten o intensidad lamina de agua por hora (mmhr) Por ejemplo es posible expresar la magnitud de lluvia de 1036 mm en 10 min en teacuterminos de intensidad que es igual a 6216 mmhr
311 ANAacuteLISIS DE FRECUENCIA
El dimensionamiento de obras de conservacioacuten de suelo debe estar asociado a un periacuteodo de duracioacuten considerando que las obras estaacuten insertas en aacutereas forestadas Su vida uacutetil debe ser no inferior al periacuteodo en el cual la plantacioacuten alcanza una cobertura protectora contra la accioacuten erosiva del agua lluvia Millaacuten (2000) recomienda dimensionar las obras para un periacuteodo de retorno de 10 antildeos entieacutendase periacuteodo de retorno como el intervalo promedio de tiempo dentro del cual cierta magnitud o intensidad de lluvia se iguala o excede una vez Cabe mencionar que el valor reciacuteproco del periacuteodo de retorno es la probabilidad de excedencia Es decir la probabilidad anual de igualar o sobrepasar cierta magnitud del fenoacutemeno en estudio Por ejemplo una zona con una precipitacioacuten maacutexima en 24 horas de 100 mm con periacuteodo de retorno de 10 antildeos significa que cada 10 antildeos se espera la ocurrencia de una lluvia igual o superior Por otra parte existe la probabilidad de excedencia de un 10 anual que se pueda igualar o exceder en 24 horas los 100 mmPara el anaacutelisis de precipitaciones la informacioacuten baacutesica es un registro anual de maacuteximas precipitaciones en 24 horas (X 1 X2 X3helliphellipXn) valor es de entrada para el estudio de lluvias asociadas a un periacuteodo de retorno utilizaacutendose la distribucioacuten de valores extremos o Gumbel
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comuacutenmente usada para anaacutelisis de frecuencia de variables hidroloacutegicas (Monsalve 1999) Por ejemplo Loacutepez et al (1994) propone utilizar esta distribucioacuten en la estimacioacuten de caudales maacuteximos con periacuteodo de retorno asociadoLa distribucioacuten de Gumbel seguacuten Millan (2000) tiene la siguiente funcioacuten de distribucioacuten de probabilidad
y por lo tanto la funcioacuten de densidad de probabilidad es
En directa relacioacuten con el anaacutelisis de frecuencia se encuentra el caacutelculo de los valor es α y β los cuales se obtienen a partir del registro de valores de precipitaciones En primer teacutermino se
obtienen los valor es de μy y σy de tabla seguacuten el nuacutemero de registro de precipitaciones (Tabla Nordm2)
Con estos valores ademaacutes del promedio (x) y desviacioacuten estaacutendar (s) de las maacuteximas precipitaciones anuales se obtienen los valor es de α y β luego de reemplazarlos en las Ecuaciones Nordm 1 y 2
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Obtenidos los paraacutemetros α y β es posible calcular las precipitaciones maacuteximas en 24 horas
(Pmax ) para un periacuteodo de retorno R a partir de la siguiente foacutermula
Siendo Pmax el valor de entrada para la obtencioacuten de valores de magnitud e intensidad de precipitaciones coeficiente duracioacuten estimada duracioacuten de precipitacioacuten
312 ANAacuteLISIS DE MAGNITUDES E INTENSIDADES DE LLUVIA PARA DURACIONES PEQUENtildeAS
Es necesaria la estimacioacuten de valores de magnitudes e intensidades en periacuteodos cortos de tiempo (generalmente igual o menor a 1hora) por cuanto inciden directamente en el aporte maacuteximo de escorrentiacutea que deberaacuten soportar las obras de conservacioacuten de suelo
3121 Coeficientes de duracioacutenPara estimaciones de magnitudes e intensidades de precipitacioacuten en periacuteodos de tiempo pequentildeo a partir de precipitaciones en 24 horas se utilizan los coeficientes de duracioacuten propuestos por Espiacuteldora definidos como el cociente entre la precipitacioacuten caiacuteda en ldquotrdquo min y la precipitacioacuten correspondiente en 1 hora asociadas a un mismo periacuteodo de retorno
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Por ejemplo si queremos obtener la precipitacioacuten ocurrida en 10 minutos a partir de la ocurrencia de una precipitacioacuten de 30 mm en 1 hora primero debemos obtener el coeficiente de duracioacuten en este caso de 04 para 10 minutos (Tabla Nordm 3 valor que tambieacuten puede ser obtenido del Fig Nordm1) Por lo tanto la magnitud de precipitacioacuten en 10 minutos es 12 mm deducida de la ecuacioacuten Nordm4
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La curva de intensidad duracioacuten y frecuencia estimada por Espiacuteldora (Bonelli 1986) y las calculadas con posterioridad por Varas y Saacutenchez con un nuacutemero superior de datos pluviomeacutetricos tienen diferencias significativas en los coeficientes de duracioacuten para 24 horas (Cdt 24hr) Espiacuteldora 404 y Varas y Saacutenchez 645 diferencia superior al 60 Bonelli (1986) explica que las estimaciones a partir del valor propuesto por Espiacuteldora exceden a las precipitaciones reales en la mayoriacutea de los casos Ante esta situacioacuten se recomienda utilizar un coeficiente de duracioacuten intermedio (Montt 1 i 2002) Es decir 49 valor estimado a partir de la foacutermula de Grunsky
3122 Caacutelculo de magnitudes e intensidades de lluvias
Conocida la precipitacioacuten en 24 horas (Pmax) asociada a un periacuteodo de retorno R (Seccioacuten 311 Ecuacioacuten Nordm 3) se determina la magnitud e intensidad de la precipitacioacuten para un tiempo t con el mismo Periacuteodo de Retorno R a partir de las siguientes ecuaciones
Los valores de magnitud e intensidad obtenidos precedentemente a partir de las ecuaciones anteriores originaran la curva de intensidad duracioacuten y frecuencia
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32 DISENtildeO DE CANALES DE DESVIACIOacuteN
Un canal debe ser capaz de encauzar las aguas vertidas en eacutel originadas de la maacutexima escorrentiacutea que pueda ocurrir en el aacuterea de impluvio en un tiempo determinado escorrentiacutea criacutetica (Suaacuterez de Castro 1979)
321 CAacuteLCULO DE ESCORRENTIacuteA CRIacuteTICA
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La escorrentiacutea que deberaacute evacuar el canal de desviacioacuten dependeraacute de La maacutexima intensidad de lluvias que puedan ocurrir en un periacuteodo y tiempo determinados Caracteriacutestica de las ver tientes (pendiente cubierta vegetal suelo etc) Extensioacuten de la ladera (aacuterea de impluvio)
La escorrentiacutea criacutetica se puede calcular a partir de la siguiente formula (Suaacuterez de Castro 1978 Morales 1995)
Coeficiente de Escorrentiacutea (C) Seguacuten Monsalve (1999)Coeficiente de escorrentiacutea se define como la relacioacuten entre el volumen de escorrentiacutea superficial total y el volumen total de agua precipitada en un intervalo de tiempo dado (Tabla Nordm4) Al respecto sentildeala Chow (1994) que el coeficiente de escorrentiacutea (C) es la variable menos precisa para el caacutelculo de la escorrentiacutea criacutetica La certeza del valor tabla dependeraacute de la experiencia en terreno de quien disentildee las obras de conservacioacuten
Intensidad criacutetica de las precipitaciones (I)
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Definida como la maacutexima intensidad que puede ocurrir en un tiempo igual al tiempo de concentracioacuten entieacutendase tiempo de concentracioacuten seguacuten Suaacuterez de Castro (1979) como el tiempo que ocupa una gota de agua en moverse desde la par te maacutes lejana de la ver tiente hasta el desaguumle (ver Fig Nordm 3) El tiempo de concentracioacuten puede estimarse por medio de la ecuacioacuten Nordm 8 o 9 o Fig Nordm 4
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Conocido el tiempo de concentracioacuten (T c) para el canal a disentildear se debe obtener el valor de intensidad criacutetica (I) para el caacutelculo de la escorrentiacutea criacutetica con un tiempo (t) igual al tiempo de concentracioacuten (Tc)
322 ESPECIFICACIONES TEacuteCNICAS DE DISENtildeO DEL CANAL
Un canal de desviacioacuten adecuado debe contener la escorrentiacutea criacutetica (Seccioacuten 321 Ecuacioacuten Nordm7) y seguacuten el terreno conducir el caudal a una velocidad menor que la maacutexima permitida para que la estructura del canal no se socave Obtenida la escorrentiacutea criacutetica y maacutexima velocidad permitida se determina el aacuterea miacutenima que deberaacute poseer la seccioacuten transversal a partir de la cual el canal podraacute cumplir con las caracteriacutesticas anteriormente sentildealadas
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Maacutexima velocidad del aguaSeguacuten Suaacuterez de Castro depende de la naturaleza del material en el cual se construye el canal (Tabla Nordm6)
Aacuterea miacutenimaEl disentildeo de un canal de desviacioacuten requiere de una serie de iteraciones a partir de una seccioacuten transversal del canal la cual como miacutenimo debiera tener una superficie igual a la calculada seguacuten Ecuacioacuten Nordm10
323 DISENtildeO SECCIOacuteN TRANSVERSAL
Una vez conocidas las especificaciones de escorrentiacutea criacutetica maacutexima velocidad permitida y aacuterea miacutenima se deberaacute realizar una serie de iteraciones de sucesivas secciones transversales a fin de encontrar aquella seccioacuten que sea capaz de trasladar de manera segura el caudal para el cual se disentildea Para este fin se propone una metodologiacutea descrita a continuacioacuten
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1 Seleccioacuten de aacuterea para la primera iteracioacuten Se recomienda utilizar un aacuterea igual o superior al aacuterea miacutenima de disentildeo (Ec Nordm 10)
2 Determinacioacuten de paraacutemetros de la seccioacuten transversal base y taludes seguacuten experiencia de terreno
3 Caacutelculo de los paraacutemetros de altura (H ecuacioacuten Nordm 11) ancho superior (as Ecuacioacuten Nordm 12)
longitud de taludes inferior y superior ( Linf y Lsup Ecuaciones Nordm 13 y Nordm14) y radio hidraacuteulico ( r Ecuacioacuten Nordm15)
4 Asignacioacuten de pendiente del canal (seguacuten experiencia en terreno) y determinacioacuten de un coeficiente de rugosidad (n Tabla Nordm8)
5 Caacutelculo del caudal y velocidad de transporte del canal (Ecuaciones Nordm 17 y 18 respectivamente)
6 Realizacioacuten de test de control de las especificaciones teacutecnicas del canal (Seccioacuten Nordm 325)
7 Si el canal no satisface las especificaciones teacutecnicas se procede a un nuevo disentildeo seguacuten las opciones- modificacioacuten de la pendiente para luego realizarse nuevamente el test de control- modificacioacuten de la seccioacuten transversal (se recomienda un aumento de un orden del 5-10 respecto a la uacuteltima iterada) volviendo a la secuencia a partir del punto Nordm2 de esta seccioacuten
Aprobadas las condicionantes teacutecnicas y el test de control de calidad de disentildeo el perfil del canal podraacute ser implementado en terreno
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Caacutelculo de los componentes de la seccioacuten transversal
Los datos de entrada para el disentildeo del canal son los siguientes
AacuteREA (Ac) Aacuterea de disentildeo Se recomienda utilizar como primera iteracioacuten el aacuterea miacutenima de disentildeo (A min Ecuacioacuten Nordm 10) o una levemente superior y aumentar en cada iteracioacuten entre un 5 - 10 hasta encontrar el disentilde0 adecuado
BASE (b) Valor predefinido normalmente igual a 02 m
TALUD INFERIOR Y SUPERIOR Entieacutendase taludes la inclinacioacuten que poseen las paredes laterales del canal y las cuales se expresan en forma de proporcioacuten en donde 1 Z se representa de la siguiente manera
Importante en la determinacioacuten de los taludes del canal es que eacutestos sean adecuados para cada tipo de suelo de modo que el canal no se desmorone (Zinf - Zsup) Se debe tener cuidado de manera especial en obras de conservacioacuten desarrolladas en suelos de texturas livianas (arenosas) construyeacutendose con taludes mayores (ver recomendaciones hechas por el Ministerio de Obras Puacuteblicas para canales de drenaje o proteccioacuten de carreteras Tabla Nordm 7)
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Se debe considerar que para una misma seccioacuten transversal aqueacutella que posea el mayor radio hidraacuteulico (proporcioacuten entre el aacuterea transversal Ac y el periacutemetro mojado Fig Nordm5) es la seccioacuten capaz de trasladar el mayor caudal
Una vez calculada la altura se procede al caacutelculo de las siguientes componentes de la seccioacuten transversal del canal
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Opcionalmente para comprobar si los caacutelculos de los paraacutemetros de la seccioacuten transversal si fueron bien efectuados se recomienda calcular el aacuterea de la seccioacuten transversal con la ecuacioacuten Nordm 16 que debiera ser igual al aacuterea de disentildeo Ac
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324 CAPACIDADES DEL CANAL DISENtildeADO
Una vez disentildeada la seccioacuten transversal del canal es asignada una pendiente para el canal y se determina el coeficiente de rugosidad del canal que corresponde a las condiciones de terreno (n seguacuten Tabla Nordm8) Con estos valores se calcula la velocidad y el caudal que transportaraacute el canal por medio de las ecuaciones de Manning descritas a continuacioacuten
325 TEST DE CONTROL DE ESPECIFICACIONES TEacuteCNICAS DEL CANAL
Obtenidos los valor es del caudal y velocidad se verifica si el disentildeo del canal se encuentra realizado en concordancia con las especificaciones teacutecnicas (Seccioacuten 322) De no ser asiacute se deberaacute realizar un nuevo disentildeo (modificando la pendiente yo la seccioacuten transversal) que deberaacute someterse nuevamente a verificacioacuten Asiacute sucesivamente hasta encontrar el disentildeo adecuado
CONDICIONANTES TEacuteCNICAS De esta forma el disentildeo de un canal deberaacute cumplir con las siguientes caracteriacutesticas
bull
Aacuterea del canal sea mayor o igual que el aacuterea miacutenima (Amin Qesc Vmax en donde Qesc
escorrentiacutea criacutetica Ecuacioacuten Nordm 7 y Vmax Velocidad maacutexima permitida Tabla Nordm6)
Ac (Ecuacion Nordm16) gt= Amin (Ecuacioacuten Nordm10)
bull Escorrentiacutea criacutetica (Qesc Ecuacioacuten Nordm 7) sea menor que el caudal Qc determinado para el canal disentildeado (Ecuacioacuten Nordm 17)
Qc (Ecuacioacuten Nordm 17) gt= Qesc (Ecuacioacuten Nordm 7)
bull La velocidad del flujo del canal (Ver Ecuacioacuten Nordm 18) sea menor que la velocidad maacutexima permitida seguacuten las caracteriacutesticas del canal disentildeado (Vmax Tabla Nordm 6)
Vc (Ecuacioacuten Nordm 18) lt= Vmax (Tabla Nordm 6)
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33 DISENtildeO DE SISTEMA DE ZANJAS DE INFILTRACIOacuteN
Seguacuten Millaacuten 2000 cada zanja de infiltracioacuten debe contener la totalidad del escurrimiento superficial para una determinada precipitacioacuten de disentildeo El autor considera el caacutelculo de la precipitacioacuten efectiva (Pe) como estimador de esta escorrentiacutea Esta situacioacuten soacutelo se cumple en forma praacutectica en suelos no saturadosCalculada la precipitacioacuten efectiva (Ecuacioacuten Nordm 19 Seccioacuten nordm 331) se pueden considerar dos opciones en el disentildeo de un sistema de zanjas de infiltracioacuten
a) A partir de un aacuterea predeterminado de la seccioacuten transversal Por lo tanto definidas sus componentes (base b altura H ancho superior as talud superior e inferior Zsup y zinf
longitudes de talud superior e inferior Lsup y Linf Fig Nordm5) y largo de una zanja se determina el distanciamiento entre ellas
b) A partir de un distanciamiento entre zanjas predeterminado (asociado por ejemplo a un esquema de plantacioacuten) se determina el aacuterea de la seccioacuten transversal y posteriormente se calculan sus componentes (base b altura H ancho superior as talud superior e inferior Zsup y
Zinf longitudes de talud superior e inferior Lsup y Linf Fig Nordm5)
331 CAacuteLCULO DE PRECIPITACIOacuteN EFECTIVA
Antes es necesario especificar el concepto precipitacioacuten efectiva P e Baacutesicamente es la diferencia entre la lluvia caiacuteda y el agua infiltrada Es decir el agua escurrida en un sistema de zanja corresponderaacute a la escorrentiacutea proveniente del aacuterea impluvio de la zanja (Fig Nordm5)Para el caacutelculo de la precipitacioacuten efectiva se requieren del siguiente procedimiento
Maacutexima precipitacioacuten en una hora con un periacuteodo de retorno de 10 antildeos valor calculado del anaacutelisis de las precipitaciones descritas en la Seccioacuten Nordm 31
Obtencioacuten del coeficiente de escorrentiacutea a partir de las caracteriacutesticas de terreno (Tabla Nordm 4)
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332 CAacuteLCULO DEL DISTANCIAMIENTO ENTRE ZANJAS A PARTIR DE UNA SUPERFICIE DE LA SECCIOacuteN TRANSVERSAL PREDETERMINADA
Como valores de entrada se necesitan precipitacioacuten efectiva (P e) y dimensiones de la zanja (largo superficie de seccioacuten transversal por lo tanto todos los componentes de la seccioacuten transversal es decir base altura ancho superior taludes inferior y superior) Para este anaacutelisis seraacute considerado sistema de zanja distribuido en tres tresbolillo como el descrito a continuacioacuten
Caacutelculo del distanciamiento entre zanjas
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333 CAacuteLCULO SUPERFICIE SECCIOacuteN TRANSVERSAL DE LA ZANJA A PARTIR DE DISTANCIAMIENTO PREDETERMINADO ENTRE ZANJAS
En este segundo caso se busca obtener las dimensiones de la zanja que sea capaz de retener la escorrentiacutea que recibiraacute del aacuterea de impluvio resultante del distanciamiento predeterminado (Fig Nordm 5)Como el valor es de entrada para el caacutelculo del aacuterea de la seccioacuten transversal se necesita la precipitacioacuten efectiva (P e) y distanciamiento entre zanja (D Fig Nordm7)
Una vez conocida la superficie de la seccioacuten transversal se calculan sus paraacutemetros teniendo en consideracioacuten como valor es de referencia las recomendaciones sobre taludes (Tabla Nordm 7) y adecuaacutendose a las restricciones legales
34 DISENtildeO DE LA SECCIOacuteN TRANSVERSAL DE LA ZANJA DE INFILTRACIOacuteN
A partir del aacuterea de la seccioacuten transversal de la zanja (ecuacioacuten Nordm 9) se procede a su disentildeo que requiere como valores de entrada base (b) taludes (Zinf y Zsup) datos asignados en forma arbitraria extraiacutedos de la experiencia en ter reno Con esta informacioacuten se determinan los demaacutes componentes de la seccioacuten transversal mediante las siguientes ecuaciones
Altura seccioacuten transversal H (Ecuacioacuten Nordm 11)
Ancho superior seccioacuten transversal as (Ecuacioacuten Nordm 12)
Longitud del talud inferior Linf (Ecuacioacuten Nordm 13)
Longitud del talud superior Lsup (Ecuacioacuten Nordm 14)
Obtenidos los resultados anteriores se podraacute construir la matriz de la zanja que maacutes tarde podraacute ser ejecutada en terreno
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35 RECOMENDACIONES GENERALES
En el disentildeo de canales y zanjas es recomendable sobredimensionar la capacidad de estas obras de evacuacioacuten e infiltracioacuten respectivamente teniendo presente que el disentildeo no considera mayor mente suelos saturados y guardando el debido equilibrio entre beneficio y costo
En consideracioacuten a los diferentes tipos de suelos que podemos encontrar es recomendable tener este factor en cuenta a la hora de determinar los taludes ya que una mala determinacioacuten de eacutestos tendriacutea como consecuencia el socavamiento de sus paredes laterales
Debido a los accidentes topograacuteficos del microrelieve la distribucioacuten espacial de las obras en terreno se ve en la praacutectica alterada seriamente Per o a pesar de estas dificultades debiera siempre propenderse a conformar unidades sistematizadas lo maacutes homogeacutenea posible de acuerdo al disentildeo original (zanjas Fig Nordm 7 canales Fig Nordm 3) Entieacutendase como unidad sistematizada la conformada por una aacuterea de captacioacuten de aguas lluvias (aacuterea de impluvio) y un aacuterea de recepcioacuten correspondiente a la obra misma
El correcto funcionamiento y mantenimiento de cada obra de conservacioacuten estaraacuten directamente relacionados con su vida uacutetil ya que procesos como la sedimentacioacuten reducen su capacidad de evacuar o retener escorrentiacutea superficial seguacuten sea el caso disminuyendo por ende el periacuteodo de retorno para el cual fueron construidas
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36 EJEMPLOS APLICACIOacuteN
361 Disentildeo de acequias de desviacioacuten
Se desea defender un tramo de carretera contra la escorrentiacutea superficial que produce una zona de ladera mediante un canal de desviacioacuten revestido de acuerdo con los datos de la siguiente figura La zona del proyecto se encuentra a 2700 msnm en la carretera de Cajamarca - Cumbe Mayo
Tabla A
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Tabla B
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Tabla c
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1 Descarga maacutexima de disentildeoCalcularemos para cada tramo de la figura
ordm Primer tramo (400 m) Bosque 15 pendiente longitud 400 m A = 8 Ha
calculloo de tiempo de concentracion TcTc = Tc1 + Tc2 = (Longitud del tramo)(velocidad ponderada + longitud del tramo)(velocidad maxima erosiva) las velocidades se estiman apartir de la Tabla ATc = 400(1460) + 400(1560) = 92 min
Con este valor se va a la Tabla B para estimar el valor de la intensidad maacutexima con una frecuencia de 10 antildeos
Imax = 70 mmh
El coeficiente de escorrentiacutea (C) se estima a partir de la Tabla C C 1deg tramo= C1 + C2 + C2 = 30 + 20+ 10 +15 = 75
Descarga maacutexima de disentildeo primer tramoQtramo1 = CIA360 = 075708360 = 117 m3s
ordm Segundo tramo (300 m) cultivo en limpio 15 pendiente longitud 400 m A = 4Ha + 2Ha = 6 Ha
calculo de tiempo de concentracion TcTc = Tc2 + Tc2-3 = (Longitud del tramo)(velocidad ponderada + longitud del tramo)(velocidad maxima erosiva) las velocidades se estiman apartir de la Tabla ATc = 92 + 300(1560) = 125 min
Con este valor se va a la Tabla B para estimar el valor de la intensidad maacutexima con una frecuencia de 10 antildeos
Imax = 625 mmh
El coeficiente de escorrentiacutea (C) se estima a partir de la Tabla CPasto natural 4Ha 20 de pendiente C = 30 + 20 + 10 + 15 = 75 entonces 754=300
Cultivo en limpio 2Ha 10 de pendiente C = 20 + 10 + 15 + 10 = 55 entonces 552=110
C2deg tramo = (300 + 110)6 = 68
C promedio tramo 1deg y 2deg = (758 + 686)14 = 72
Descarga maacutexima de disentildeo primer tramo A=8+6=14 HaQtramo2 = CIA360 = 072625360 = 175 m3s
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362 Disentildeo de zanjas de infiltracioacutenA) REGISTROS PLUVIOMETRICOS
Del anaacutelisis de precipitaciones de la Estacioacuten Weberbauer situada a 2536 msnm en la frontera centro oriental del aacutembito del SESA - Cajamarca se tienen los siguientes registros de lluvia maacutexima diarias
B ANAacuteLISIS DE FRECUENCIAS Y PERIODOS DE RETORNO
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Los datos de la columna (d) son graficados en papel de probabilidades Gumbel o se encuentra la distribucioacuten Lluvia Maacutexima Diaria Vs Tr en forma analiacutetica (ver Praacutectica coacutedigo H-2 Anaacutelisis de Tormenta Curvas Intensidad-Frecuencia-Duracioacuten)
Lluvia de Disentildeo = Lluvia Maacutexima Diaria para 10 antildeos de Retorno = 427 mm
C CONVERSIOacuteN DE LA LLUVIA MAacuteXIMA DIARIA A ESCORRENTIacuteASUPERFICIAL
No toda la lluvia que cae se convierte en escorrentiacutea superficial previamente se debe descontar la laacutemina que infiltra Una manera praacutectica de llegar a la lluvia o laacutemina que produce escorrentiacutea superficial es usando el meacutetodo SCS 1956 en donde se relacionan la altura total de lluvia caiacuteda con la que realmente produce escorrentiacutea Este meacutetodo se usa en combinacioacuten con las curvas nuacutemero La mayoriacutea de los suelos del aacutembito de accioacuten del SE5A son laderas empinadas con baja capacidad de infiltracioacuten superficiales con pastos naturales muy pobres que dan escasa cobertura cuando no son suelos sometidos a cultivos anuales Se asume estas condiciones extremas a fin de lograr un dimensionamiento conservador de las acequias de infiltracioacuten CN=875 por supuesto que se pueden aplicar condiciones maacutes favorables en suelos bien manejados y con usos adecuados a su capacidad para obtener disentildeos especiacuteficos en parcelas localesEntrando en la Fig NB 14 con P == 427 mm y CN = 875 hallamos Q = 175 mm de escorrentiacuteaEsto significa que la lluvia maacutexima diaria con 10 antildeos de frecuencia produciraacute 175 mm de escorrentiacutea oacute 175 m Ha oacute 00175 m m2
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D SECCIOacuteN DE ACEQUIA STANDARD Y ESPACIAMIENTO MAacuteXIMO
Adoptando la seccioacuten trapecial mostrada en la figura con un tirante de agua de 040 metros(que es tambieacuten la altura de los tabiques) tendremos una seccioacuten hidraacuteulica de 032 m2En 100 ml de acequia seraacuten 32 m3
Aacuterea de recoleccioacuten Maacutexima por Acequia de 100 ml = 3200175 = 1829 m2 Espaciamiento Maacuteximo = (1829m2)100m = 183m
Si seleccionamos con fines praacutecticos un espaciamiento maacuteximo de 20 m el incremento de volumen en la acequia representa 003 m de elevacioacuten en el tirante de agua lo cual no tiene importancia si hemos dimensionado las acequiase con un borde libre de 010 m Tambieacuten se debe tener en cuenta la longitud de la pendiente que debe ser menor cuanto mayor es la gradiente del terreno
IV CONSTRUCCIOacuteN DE ZANJAS DE INFILTRACIOacuteN
iquestQUE MATERIALES Y HERRAMIENTAS SE NECESITAN PARA CONSTRUIR LAS ZANJAS DE INFILTRACIOacuteN Los materiales a utilizarse son los siguientes
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iquestCOMO FUNCIONA LA ZANJA DE INFILTRACIOacuteN
El agua que se acumula en la zanja se infiltra al suelo y da humedad a las plantas situadas en la parte baja de la zanja La zanja de infiltracioacuten ayuda a las plantitas a tener maacutes agua en los periacuteodos con poca lluvia dando agua y vida
iquestDOacuteNDE CONSTRUIR LAS ZANJAS DE INFILTRACIOacuteN
Es lo maacutes recomendable construir las zanjas de infiltracioacuten en TERRENOS DE PASTIZALES SOBRE TODO EN LA PARTE SUPERIOR DE TERRENOS SECOS
Ademaacutes las zanjas de infiltracioacuten funcionan mejor cuando se construyen en LAS PARTES MAacuteS INCLINADAS DEL TERRENO
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LA CONSTRUCCIOacuteN DE LAS ZANJAS DE INFILTRACIOacuteN
Para construir las zanjas de infiltracioacuten seguimos 6 pasos
PASO 1Con el nivel en ldquoArdquo marcamos las liacuteneas sin caiacuteda donde queremos construir las zanjas de infiltracioacuten
PASO 2Sobre la liacutenea sin caiacuteda se marcan las zanjas de infiltracioacuten tomando en cuenta el largo y ancho de la zanja asiacute como la distancia entre zanjasLargo de la zanja 2 metros (2 pasos)Ancho de la zanja 40 centiacutemetros (2 cuartas)Ancho del tabique 40 centiacutemetros (2 cuartas)
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PASO 3Se excava la zanja hasta una profundidad de 40 cm Luego se ensancha la parte superior para evitar que caigan las paredes (o taludes) de la zanja
PASO 4La tierra que se saca de la zanja de infiltracioacuten debe depositarse en la parte baja de la zanja formando un pequentildeo camelloacutenOJOSe debe depositar la tierra no muy cerca de la zanja sino a unos 20 centiacutemetros (1 cuarta) de distancia para que la tierra no caiga otra vez en la zanja
PASO 5
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El espacio que hay entre una y otra zanja de infiltracioacuten tambieacuten debe excavarse hasta una profundidad de 10 centiacutemetros (una tacuteajlla)
Esto es importante porque permitiraacute que el agua de una zanja llena pueda pasar a otra zanja llenando asiacute todas las zanjas por igual
PASO 6Es bueno plantar pastos sobre los camellones para que estos sean maacutes fuertes y puedan aguantar mucho tiempo
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EL MANTENIMIENTODE LAS ZANJAS DE INFILTRACIOacuteN
Con cada tormenta de lluvia las zanjas de infiltracioacuten se llenan con tierra y restos de plantas
OJOiexclCuando estaacute llena la zanja de infiltracioacuten ya no puede acumular agua El material acumulado (lama) en la zanja contiene el suelo maacutes feacutertil de tus terrenosDebemos realizar el mantenimiento de la zanja de infiltracioacuten para asegurar su buen funcionamiento La zanja se limpia sacando la lama acumulada esta se lleva nuevamente a los terrenos iexclDe esta manera se aprovecha la lama
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iexclRecuerdaSi sacas el sedimento o lama la zanja acumula maacutes agua EntoncesEl mantenimiento debe realizarse permanentemente y sobre todo cuando la zanja se haya llenado
iexclCUIDADOAmigo agricultor En lo posible tienes que evitar que los animales entren en las zanjas de infiltracioacuten porque pueden derrumbar los costados de las zanjas y comer los pastos que protegen los camellones Tuacute has invertido tiempo y trabajo en la construccioacuten de las zanjas de infiltracioacuten entonces iexclno permitas que tu trabajo sea destruido
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V BIBLIOGRAFIacuteA
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INDICE
Tema Paacutegina
Introduccioacuten y objetivoshelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 1
Generalidades y caracteriacutesticas de zanjas de infiltracioacuten y acequias de infiltracioacutenhelliphelliphelliphelliphelliphellip2-5
Metodologiacutea de disentildeo de zanjas de infiltracioacuten y canales de desviacioacuten de aguahelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip6-11
Disentildeo de canales de desviacioacutenhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 11-20
disentildeo de sistema de zanjas de infiltracioacutenhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip21-23
Recomendaciones generaleshelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 24
Ejemplo de disentildeo de acequias de desviacioacutenhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 25-31
Ejemplo de disentildeo de zanjas de infiltracioacutenhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip32-34
Construccioacuten de zanjas de infiltracioacutenhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip34-40
Bibliografiacuteahelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip41
Iacutendicehelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip42
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MEDIDAS MECAacuteNICO-ESTRUCTURALES DISENtildeO DE ZANJAS DE INFILTRACIOacuteN Y ACEQUIAS DE DESVIACIOacuteN
I INTRODUCCIOacuteN
Debido a su topografiacutea accidentada y al inadecuado manejo de los recursos naturales la zona andina peruana es afectada por fuertes procesos erosivos agravados por problemas geodinaacutemicas propios de ciertas cuencas sub-cuencas y microcuencas Como consecuencia de estos fenoacutemenos sobre todo en la temporada de lluvias el agua arrastra lodo y piedras los que cuando son de magnitudes considerables ocasionan grandes peacuterdidas econoacutemicas sociales y a veces humanas
Con la finalidad de controlar el escurrimiento de las aguas y evitar la erosioacuten facilitando la infiltracioacuten en el suelo las zanjas de infiltracioacuten y las acequias de desviacioacuten son una praacutectica ancestral que no requiere mayores inversiones salvo la mano de obra para la construccioacuten
En este trabajo se ha recogido experiencia del SESA (SERVICIO SILVO AGROPECUARIO DE LA
UNIVERSIDAD NACIONAL DE CAJAMARCA) Y sistematiza el disentildeo de las zanjas de acuerdo a las pautas de caacutelculo de la ingenieriacutea moderna
El presente trabajo se ha dividido en cuatro capiacutetulos en la primera parte se resalta la importancia y las caracteriacutesticas de las zanjas de infiltracioacuten y acequias de desviacioacuten sentildealando las posibles restricciones y condiciones para la ejecucioacuten de las mismas en la segunda parte se describe los elementos de disentildeo en la tercera parte se da eacutenfasis al procedimiento de construccioacuten en la cuarta parte se enfoca la operacioacuten y mantenimiento de dichas estructuras y en el anexo se hace un ejemplo de disentildeo comenzando con caacutelculos de escorrentiacutea maacutexima a partir de los registros pluviomeacutetricos hasta el disentildeo de una seccioacuten de zanja estaacutendar y su espaciamiento maacuteximo
Objetivos
Saber a grandes rasgos la definicioacuten y el funcionamiento de las zanjas de infiltracioacuten y acequias de desviacioacuten
Conocer la metodologiacutea del disentildeo de una zanja de infiltracioacuten y acequia de desviacioacuten
Conocer las bondades de este tipo de medidas mecaacutenico- estructurales Disentildear zanjas de infiltracioacuten y acequias de desviacioacuten Aplicar paso a pasos la forma de construir las zanjas de infiltracioacuten y acequias de
desviacioacuten
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I ZANJAS DE INFILTRACIOacuteN
11 Definicioacuten Son canales angostos trazados transversalmente a la pendiente a un intervalo predeterminado Se construyen con el propoacutesito de interceptar las aguas de la escorrentiacutea para luego almacenarlas o evacuarlas en una forma controlada De esta forma se reduce el largo de la pendiente disminuyendo el riesgo de erosioacuten
Esta praacutectica debe emplearse en zonas de escasas lluvias o en suelos de textura gruesa o muy gruesa sin estructura o estructura deacutebil con el fin de propiciar la infiltracioacuten y la retencioacuten de humedad Tambieacuten se usa en suelos de textura fina compactos de baja capacidad de infiltracioacuten en regiones secas
No se deben construir zanjas en suelos sueltos con capas interiores impermeables ni en zonas lluviosas ya que si son de pendiente suave ocasionan problemas de drenaje y si son de pendientes altas ocasionan deslizamientos derrumbes o problemas de solifluxioacuten
12 Clasificacioacuten
121 Seguacuten su uso las zanjas de infiltracioacuten se pueden construir en aacutereas de secano con cultivos en limpio (para pendientes menores a 12) con cultivos semipermanentes (para pendientes entre 12 y 50) y en las partes altas de la ladera (para pendientes hasta de 60) complementaacutendolas con cordones o barreras arboacutereas y pastos naturales en terrenos que requieran de produccioacuten
122 Seguacuten su construccioacuten las zanjas de infiltracioacuten pueden ser cortas cuando se complementan con tabiques trasversales espaciados entre 8 y 10 metros Las acequias largas sin tabique requieren maacutes cuidado en la construccioacuten y en el mantenimiento pues acortando los tramos se eliminan los errores de gradiente
13 Tipos
131 Zanjas de absorcioacuten Tienen como finalidad el almacenamiento temporal de las escorrentiacuteas superficiales de modo de lograr la estabilizacioacuten de los suelos contra su remocioacuten La absorcioacuten de la humedad permitiraacute que luego se reforeste sin limitaciones por la suplencia de agua Esta praacutectica no modifica la pendiente del terreno pero siacute su longitud real o efectiva
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132 Zanjas filtrantes Son zanjas de poca profundidad de menos de un metro y de entre 045 y 080 metros de ancho excavadas en el terreno que recogen y distribuyen las aguas residuales sobre un lecho de tierra vegetal grava y arena
133 Zanjas de trinchera Las zanjas de trinchera permiten retener grandes cantidades de agua de lluvia infiltraacutendola al subsuelo permitiendo la recuperacioacuten de manantiales y en muchos casos hasta el surgimiento de nuevos manantiales donde antes no existiacutean Por ejemplo una zanja de 60 centiacutemetros de profundidad por 60 centiacutemetros de alto y un metro de largo puede retener 360 litros de agua cada vez que se llena Una hectaacuterea con 400 metros lineales de zanjas de trinchera puede retener maacutes de 140000 litros de agua cada vez que las zanjas se llenan y esto ocurre varias veces durante la eacutepoca de lluvias
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14 Campos de aplicacioacuten
a) Las zanjas de infiltracioacuten se adaptan a zonas de baja o moderada precipitacioacuten la que generalmente no exceda de 800mm anuales
b) Son muy apropiados en zonas altas de las laderas empinadas aacutereas donde los suelos son aptos para pastos naturales o forestales favoreciendo directamente esta vegetacioacuten posibilitan ademaacutes una zona de recarga o de ldquoproduccioacuten de aguardquo en beneficio de la zonas media y baja lugares en los que como consecuencia se incrementaraacuten los manantiales o puquiales tanto en nuacutemero como en volumen de escurrimiento
c) Son aplicables en terrenos con pendientes entre 2 y 12 aptos para cultivos anuales siempre que no haya peligro de anegamiento (que tengan buenas condiciones de drenaje natural)
d) En terrenos de 12 a 50 de pendiente resulta apropiada esta praacutectica para suelos en los que implantaraacuten cultivos semipermanentes y de grano baacutesico
e) En general se recomienda esta praacutectica para suelos permeables donde el agua se infiltra faacutecilmente y no produciraacute aniegos en los cultivos sin embargo se han logrado buenos resultados en suelos menos permeables si se proyectan las acequias adecuadamente teniendo en cuenta el uso al que se destinara el suelo y la intensidad de las precipitaciones
II ACEQUIAS DE DESVIACION
21 DEFINICIOacuteN Son canales generalmente de seccioacuten trapezoidal que sirven para desviar el agua de escorrentiacutea proveniente de partes maacutes altas y conducirla controladamente a lugares especiacuteficos ya sean quebradas naturales riacuteos o desaguumles sin que cause dantildeos a predios carreteras o cualquier instalacioacuten que se quiera proteger
22 PROPOSITO Las praacutecticas usuales de conservacioacuten de suelos no tendriacutean eacutexito en un terreno bajo cultivo si la escorrentiacutea de aacutereas situadas en un nivel maacutes alto estaacute contribuyendo a la erosioacuten de dicho terreno El problema se reduce mucho si cada terreno soporta tan soacutelo la accioacuten del agua de lluvia que le cae directamente Para lograr esto el SESA de Cajamarca recurre a la construccioacuten de 1os canales de desviacioacuten los cuales cortan o interceptan la escorrentiacutea de predios maacutes altos y llevan esas aguas a un desaguumle bien protegido o a un estanque pequentildeo de regu1acioacuten diaria impidiendo que causen dantildeos en aacutereas vecinas maacutes bajasCanales de esta clase tambieacuten son uacutetiles para desviar contro1adamente el agua de caacutercavas que se quieren defender edificios y en fin para evitar que la escorrentiacutea de Zonas altas se concentre y cause dantildeos en zona maacutes bajas
23 LUGAR Y CONDICIONES PARA SU APLICACAION1048707 Recomendable en zonas de alta precipitacioacuten yo en donde hay concentracioacuten de escorrentiacutea principalmente en terrenos con pendientes mayores a 20 1048707 Tambieacuten son uacutetiles como medida de saneamiento en terrenos con nivel freaacutetico alto1048707 Deben ser capaces de conducir la escorrentiacutea proveniente de las lluvias de maacutexima intensidad que pueden ocurrir en un periacuteodo de tiempo determinado generalmente 110 antildeos
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Disentildeo de zanjas de infiltracioacuten y acequias de desviacioacuten
1048707 Son maacutes efectivos cuando captan aguas de aacutereas cubiertas de bosques o pastos ya que en tales condiciones no ocurren grandes sedimentaciones en el canal reducieacutendose los costos de mantenimiento
1048707 Deben ser construidos sobre terreno firme cumplir con los miacutenimos requisitos de estabilidad en los taludes y sobre terrenos con profundidad mayor a 020 m para poder construir el talud exterior1048707 Debe reforzarse e1 talud opuesto a la ladera y por supuesto el canal deberaacute disentildearse para cada caso especiacutefico con velocidad permisible que no causen la erosioacuten del lecho y sus riberas1048707 Deben desaguar a lugares bien protegidos contra la erosioacuten por eso su construccioacuten debe comenzar a partir de la desembocadura1048707 Para el tratamiento de una ladera en donde se han previsto dos maacutes canales de desviacioacuten debe empezarse de arriba hacia abajo a fin de evitar concentraciones excesivas de agua en canales previstos para caudales menores1048707 Si se desea desviar aguas de una caacutercava el canal debe ubicarse a una distancia prudencial de la cabecera de la misma buscando terreno firme generalmente a maacutes de tres veces la profundidad de la caacutercava1048707 Si se desea que el canal proteja aacutereas de cultivos limpios contra la escorrentiacutea de partes maacutes altas eacuteste debe situarse a 1a menor distancia que sea posible de la cabecera del terreno a proteger
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Disentildeo de zanjas de infiltracioacuten y acequias de desviacioacuten
III METODOLOGIacuteA DE DISENtildeO DE ZANJAS DE INFILTRACIOacuteN Y CANALES DE DESVIACIOacuteN DE AGUA
Existen obras de conservacioacuten de suelo que aumentan la infiltracioacuten como las zanjas y otras que regulan el flujo hiacutedrico como son los canales de desviacioacuten (Francke et al 1999) El disentildeo de estas obras necesita del anaacutelisis de precipitaciones que estime magnitudes e intensidades de precipitaciones en periacuteodos de tiempos pequentildeos que inciden directamente en la dimensioacuten de las obras a construir Con esta informacioacuten y el detalle de los datos de terreno se determina la escorrentiacutea que deberaacute controlar cada obra de conservacioacuten escorrentiacutea criacutetica tenieacutendose que disentildear de esta manera un canal de desviacioacuten o zanja de infiltracioacuten capaz de trasladarla o retenerla en parte
31 ANAacuteLISIS DE PRECIPITACIONES
La gran escasez de datos pluviomeacutetricos disponibles para cada localidad de nuestro paiacutes hace necesario meacutetodos analiacuteticos de estimacioacuten En especial sobre intensidades o magnitudes de lluvia para duraciones pequentildeasLa informacioacuten pluviomeacutetrica puede ser expresada de dos formas Seguacuten Espiacuteldora (1979) magnitud de lluvia laacutemina de agua (mm) que se produce en un cierto intervalo de tiempo o duracioacuten o intensidad lamina de agua por hora (mmhr) Por ejemplo es posible expresar la magnitud de lluvia de 1036 mm en 10 min en teacuterminos de intensidad que es igual a 6216 mmhr
311 ANAacuteLISIS DE FRECUENCIA
El dimensionamiento de obras de conservacioacuten de suelo debe estar asociado a un periacuteodo de duracioacuten considerando que las obras estaacuten insertas en aacutereas forestadas Su vida uacutetil debe ser no inferior al periacuteodo en el cual la plantacioacuten alcanza una cobertura protectora contra la accioacuten erosiva del agua lluvia Millaacuten (2000) recomienda dimensionar las obras para un periacuteodo de retorno de 10 antildeos entieacutendase periacuteodo de retorno como el intervalo promedio de tiempo dentro del cual cierta magnitud o intensidad de lluvia se iguala o excede una vez Cabe mencionar que el valor reciacuteproco del periacuteodo de retorno es la probabilidad de excedencia Es decir la probabilidad anual de igualar o sobrepasar cierta magnitud del fenoacutemeno en estudio Por ejemplo una zona con una precipitacioacuten maacutexima en 24 horas de 100 mm con periacuteodo de retorno de 10 antildeos significa que cada 10 antildeos se espera la ocurrencia de una lluvia igual o superior Por otra parte existe la probabilidad de excedencia de un 10 anual que se pueda igualar o exceder en 24 horas los 100 mmPara el anaacutelisis de precipitaciones la informacioacuten baacutesica es un registro anual de maacuteximas precipitaciones en 24 horas (X 1 X2 X3helliphellipXn) valor es de entrada para el estudio de lluvias asociadas a un periacuteodo de retorno utilizaacutendose la distribucioacuten de valores extremos o Gumbel
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Disentildeo de zanjas de infiltracioacuten y acequias de desviacioacuten
comuacutenmente usada para anaacutelisis de frecuencia de variables hidroloacutegicas (Monsalve 1999) Por ejemplo Loacutepez et al (1994) propone utilizar esta distribucioacuten en la estimacioacuten de caudales maacuteximos con periacuteodo de retorno asociadoLa distribucioacuten de Gumbel seguacuten Millan (2000) tiene la siguiente funcioacuten de distribucioacuten de probabilidad
y por lo tanto la funcioacuten de densidad de probabilidad es
En directa relacioacuten con el anaacutelisis de frecuencia se encuentra el caacutelculo de los valor es α y β los cuales se obtienen a partir del registro de valores de precipitaciones En primer teacutermino se
obtienen los valor es de μy y σy de tabla seguacuten el nuacutemero de registro de precipitaciones (Tabla Nordm2)
Con estos valores ademaacutes del promedio (x) y desviacioacuten estaacutendar (s) de las maacuteximas precipitaciones anuales se obtienen los valor es de α y β luego de reemplazarlos en las Ecuaciones Nordm 1 y 2
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Disentildeo de zanjas de infiltracioacuten y acequias de desviacioacuten
Obtenidos los paraacutemetros α y β es posible calcular las precipitaciones maacuteximas en 24 horas
(Pmax ) para un periacuteodo de retorno R a partir de la siguiente foacutermula
Siendo Pmax el valor de entrada para la obtencioacuten de valores de magnitud e intensidad de precipitaciones coeficiente duracioacuten estimada duracioacuten de precipitacioacuten
312 ANAacuteLISIS DE MAGNITUDES E INTENSIDADES DE LLUVIA PARA DURACIONES PEQUENtildeAS
Es necesaria la estimacioacuten de valores de magnitudes e intensidades en periacuteodos cortos de tiempo (generalmente igual o menor a 1hora) por cuanto inciden directamente en el aporte maacuteximo de escorrentiacutea que deberaacuten soportar las obras de conservacioacuten de suelo
3121 Coeficientes de duracioacutenPara estimaciones de magnitudes e intensidades de precipitacioacuten en periacuteodos de tiempo pequentildeo a partir de precipitaciones en 24 horas se utilizan los coeficientes de duracioacuten propuestos por Espiacuteldora definidos como el cociente entre la precipitacioacuten caiacuteda en ldquotrdquo min y la precipitacioacuten correspondiente en 1 hora asociadas a un mismo periacuteodo de retorno
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Disentildeo de zanjas de infiltracioacuten y acequias de desviacioacuten
Por ejemplo si queremos obtener la precipitacioacuten ocurrida en 10 minutos a partir de la ocurrencia de una precipitacioacuten de 30 mm en 1 hora primero debemos obtener el coeficiente de duracioacuten en este caso de 04 para 10 minutos (Tabla Nordm 3 valor que tambieacuten puede ser obtenido del Fig Nordm1) Por lo tanto la magnitud de precipitacioacuten en 10 minutos es 12 mm deducida de la ecuacioacuten Nordm4
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Disentildeo de zanjas de infiltracioacuten y acequias de desviacioacuten
La curva de intensidad duracioacuten y frecuencia estimada por Espiacuteldora (Bonelli 1986) y las calculadas con posterioridad por Varas y Saacutenchez con un nuacutemero superior de datos pluviomeacutetricos tienen diferencias significativas en los coeficientes de duracioacuten para 24 horas (Cdt 24hr) Espiacuteldora 404 y Varas y Saacutenchez 645 diferencia superior al 60 Bonelli (1986) explica que las estimaciones a partir del valor propuesto por Espiacuteldora exceden a las precipitaciones reales en la mayoriacutea de los casos Ante esta situacioacuten se recomienda utilizar un coeficiente de duracioacuten intermedio (Montt 1 i 2002) Es decir 49 valor estimado a partir de la foacutermula de Grunsky
3122 Caacutelculo de magnitudes e intensidades de lluvias
Conocida la precipitacioacuten en 24 horas (Pmax) asociada a un periacuteodo de retorno R (Seccioacuten 311 Ecuacioacuten Nordm 3) se determina la magnitud e intensidad de la precipitacioacuten para un tiempo t con el mismo Periacuteodo de Retorno R a partir de las siguientes ecuaciones
Los valores de magnitud e intensidad obtenidos precedentemente a partir de las ecuaciones anteriores originaran la curva de intensidad duracioacuten y frecuencia
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Disentildeo de zanjas de infiltracioacuten y acequias de desviacioacuten
32 DISENtildeO DE CANALES DE DESVIACIOacuteN
Un canal debe ser capaz de encauzar las aguas vertidas en eacutel originadas de la maacutexima escorrentiacutea que pueda ocurrir en el aacuterea de impluvio en un tiempo determinado escorrentiacutea criacutetica (Suaacuterez de Castro 1979)
321 CAacuteLCULO DE ESCORRENTIacuteA CRIacuteTICA
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Disentildeo de zanjas de infiltracioacuten y acequias de desviacioacuten
La escorrentiacutea que deberaacute evacuar el canal de desviacioacuten dependeraacute de La maacutexima intensidad de lluvias que puedan ocurrir en un periacuteodo y tiempo determinados Caracteriacutestica de las ver tientes (pendiente cubierta vegetal suelo etc) Extensioacuten de la ladera (aacuterea de impluvio)
La escorrentiacutea criacutetica se puede calcular a partir de la siguiente formula (Suaacuterez de Castro 1978 Morales 1995)
Coeficiente de Escorrentiacutea (C) Seguacuten Monsalve (1999)Coeficiente de escorrentiacutea se define como la relacioacuten entre el volumen de escorrentiacutea superficial total y el volumen total de agua precipitada en un intervalo de tiempo dado (Tabla Nordm4) Al respecto sentildeala Chow (1994) que el coeficiente de escorrentiacutea (C) es la variable menos precisa para el caacutelculo de la escorrentiacutea criacutetica La certeza del valor tabla dependeraacute de la experiencia en terreno de quien disentildee las obras de conservacioacuten
Intensidad criacutetica de las precipitaciones (I)
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Disentildeo de zanjas de infiltracioacuten y acequias de desviacioacuten
Definida como la maacutexima intensidad que puede ocurrir en un tiempo igual al tiempo de concentracioacuten entieacutendase tiempo de concentracioacuten seguacuten Suaacuterez de Castro (1979) como el tiempo que ocupa una gota de agua en moverse desde la par te maacutes lejana de la ver tiente hasta el desaguumle (ver Fig Nordm 3) El tiempo de concentracioacuten puede estimarse por medio de la ecuacioacuten Nordm 8 o 9 o Fig Nordm 4
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Disentildeo de zanjas de infiltracioacuten y acequias de desviacioacuten
Conocido el tiempo de concentracioacuten (T c) para el canal a disentildear se debe obtener el valor de intensidad criacutetica (I) para el caacutelculo de la escorrentiacutea criacutetica con un tiempo (t) igual al tiempo de concentracioacuten (Tc)
322 ESPECIFICACIONES TEacuteCNICAS DE DISENtildeO DEL CANAL
Un canal de desviacioacuten adecuado debe contener la escorrentiacutea criacutetica (Seccioacuten 321 Ecuacioacuten Nordm7) y seguacuten el terreno conducir el caudal a una velocidad menor que la maacutexima permitida para que la estructura del canal no se socave Obtenida la escorrentiacutea criacutetica y maacutexima velocidad permitida se determina el aacuterea miacutenima que deberaacute poseer la seccioacuten transversal a partir de la cual el canal podraacute cumplir con las caracteriacutesticas anteriormente sentildealadas
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Disentildeo de zanjas de infiltracioacuten y acequias de desviacioacuten
Maacutexima velocidad del aguaSeguacuten Suaacuterez de Castro depende de la naturaleza del material en el cual se construye el canal (Tabla Nordm6)
Aacuterea miacutenimaEl disentildeo de un canal de desviacioacuten requiere de una serie de iteraciones a partir de una seccioacuten transversal del canal la cual como miacutenimo debiera tener una superficie igual a la calculada seguacuten Ecuacioacuten Nordm10
323 DISENtildeO SECCIOacuteN TRANSVERSAL
Una vez conocidas las especificaciones de escorrentiacutea criacutetica maacutexima velocidad permitida y aacuterea miacutenima se deberaacute realizar una serie de iteraciones de sucesivas secciones transversales a fin de encontrar aquella seccioacuten que sea capaz de trasladar de manera segura el caudal para el cual se disentildea Para este fin se propone una metodologiacutea descrita a continuacioacuten
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Disentildeo de zanjas de infiltracioacuten y acequias de desviacioacuten
1 Seleccioacuten de aacuterea para la primera iteracioacuten Se recomienda utilizar un aacuterea igual o superior al aacuterea miacutenima de disentildeo (Ec Nordm 10)
2 Determinacioacuten de paraacutemetros de la seccioacuten transversal base y taludes seguacuten experiencia de terreno
3 Caacutelculo de los paraacutemetros de altura (H ecuacioacuten Nordm 11) ancho superior (as Ecuacioacuten Nordm 12)
longitud de taludes inferior y superior ( Linf y Lsup Ecuaciones Nordm 13 y Nordm14) y radio hidraacuteulico ( r Ecuacioacuten Nordm15)
4 Asignacioacuten de pendiente del canal (seguacuten experiencia en terreno) y determinacioacuten de un coeficiente de rugosidad (n Tabla Nordm8)
5 Caacutelculo del caudal y velocidad de transporte del canal (Ecuaciones Nordm 17 y 18 respectivamente)
6 Realizacioacuten de test de control de las especificaciones teacutecnicas del canal (Seccioacuten Nordm 325)
7 Si el canal no satisface las especificaciones teacutecnicas se procede a un nuevo disentildeo seguacuten las opciones- modificacioacuten de la pendiente para luego realizarse nuevamente el test de control- modificacioacuten de la seccioacuten transversal (se recomienda un aumento de un orden del 5-10 respecto a la uacuteltima iterada) volviendo a la secuencia a partir del punto Nordm2 de esta seccioacuten
Aprobadas las condicionantes teacutecnicas y el test de control de calidad de disentildeo el perfil del canal podraacute ser implementado en terreno
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Disentildeo de zanjas de infiltracioacuten y acequias de desviacioacuten
Caacutelculo de los componentes de la seccioacuten transversal
Los datos de entrada para el disentildeo del canal son los siguientes
AacuteREA (Ac) Aacuterea de disentildeo Se recomienda utilizar como primera iteracioacuten el aacuterea miacutenima de disentildeo (A min Ecuacioacuten Nordm 10) o una levemente superior y aumentar en cada iteracioacuten entre un 5 - 10 hasta encontrar el disentilde0 adecuado
BASE (b) Valor predefinido normalmente igual a 02 m
TALUD INFERIOR Y SUPERIOR Entieacutendase taludes la inclinacioacuten que poseen las paredes laterales del canal y las cuales se expresan en forma de proporcioacuten en donde 1 Z se representa de la siguiente manera
Importante en la determinacioacuten de los taludes del canal es que eacutestos sean adecuados para cada tipo de suelo de modo que el canal no se desmorone (Zinf - Zsup) Se debe tener cuidado de manera especial en obras de conservacioacuten desarrolladas en suelos de texturas livianas (arenosas) construyeacutendose con taludes mayores (ver recomendaciones hechas por el Ministerio de Obras Puacuteblicas para canales de drenaje o proteccioacuten de carreteras Tabla Nordm 7)
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Disentildeo de zanjas de infiltracioacuten y acequias de desviacioacuten
Se debe considerar que para una misma seccioacuten transversal aqueacutella que posea el mayor radio hidraacuteulico (proporcioacuten entre el aacuterea transversal Ac y el periacutemetro mojado Fig Nordm5) es la seccioacuten capaz de trasladar el mayor caudal
Una vez calculada la altura se procede al caacutelculo de las siguientes componentes de la seccioacuten transversal del canal
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Opcionalmente para comprobar si los caacutelculos de los paraacutemetros de la seccioacuten transversal si fueron bien efectuados se recomienda calcular el aacuterea de la seccioacuten transversal con la ecuacioacuten Nordm 16 que debiera ser igual al aacuterea de disentildeo Ac
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Disentildeo de zanjas de infiltracioacuten y acequias de desviacioacuten
324 CAPACIDADES DEL CANAL DISENtildeADO
Una vez disentildeada la seccioacuten transversal del canal es asignada una pendiente para el canal y se determina el coeficiente de rugosidad del canal que corresponde a las condiciones de terreno (n seguacuten Tabla Nordm8) Con estos valores se calcula la velocidad y el caudal que transportaraacute el canal por medio de las ecuaciones de Manning descritas a continuacioacuten
325 TEST DE CONTROL DE ESPECIFICACIONES TEacuteCNICAS DEL CANAL
Obtenidos los valor es del caudal y velocidad se verifica si el disentildeo del canal se encuentra realizado en concordancia con las especificaciones teacutecnicas (Seccioacuten 322) De no ser asiacute se deberaacute realizar un nuevo disentildeo (modificando la pendiente yo la seccioacuten transversal) que deberaacute someterse nuevamente a verificacioacuten Asiacute sucesivamente hasta encontrar el disentildeo adecuado
CONDICIONANTES TEacuteCNICAS De esta forma el disentildeo de un canal deberaacute cumplir con las siguientes caracteriacutesticas
bull
Aacuterea del canal sea mayor o igual que el aacuterea miacutenima (Amin Qesc Vmax en donde Qesc
escorrentiacutea criacutetica Ecuacioacuten Nordm 7 y Vmax Velocidad maacutexima permitida Tabla Nordm6)
Ac (Ecuacion Nordm16) gt= Amin (Ecuacioacuten Nordm10)
bull Escorrentiacutea criacutetica (Qesc Ecuacioacuten Nordm 7) sea menor que el caudal Qc determinado para el canal disentildeado (Ecuacioacuten Nordm 17)
Qc (Ecuacioacuten Nordm 17) gt= Qesc (Ecuacioacuten Nordm 7)
bull La velocidad del flujo del canal (Ver Ecuacioacuten Nordm 18) sea menor que la velocidad maacutexima permitida seguacuten las caracteriacutesticas del canal disentildeado (Vmax Tabla Nordm 6)
Vc (Ecuacioacuten Nordm 18) lt= Vmax (Tabla Nordm 6)
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33 DISENtildeO DE SISTEMA DE ZANJAS DE INFILTRACIOacuteN
Seguacuten Millaacuten 2000 cada zanja de infiltracioacuten debe contener la totalidad del escurrimiento superficial para una determinada precipitacioacuten de disentildeo El autor considera el caacutelculo de la precipitacioacuten efectiva (Pe) como estimador de esta escorrentiacutea Esta situacioacuten soacutelo se cumple en forma praacutectica en suelos no saturadosCalculada la precipitacioacuten efectiva (Ecuacioacuten Nordm 19 Seccioacuten nordm 331) se pueden considerar dos opciones en el disentildeo de un sistema de zanjas de infiltracioacuten
a) A partir de un aacuterea predeterminado de la seccioacuten transversal Por lo tanto definidas sus componentes (base b altura H ancho superior as talud superior e inferior Zsup y zinf
longitudes de talud superior e inferior Lsup y Linf Fig Nordm5) y largo de una zanja se determina el distanciamiento entre ellas
b) A partir de un distanciamiento entre zanjas predeterminado (asociado por ejemplo a un esquema de plantacioacuten) se determina el aacuterea de la seccioacuten transversal y posteriormente se calculan sus componentes (base b altura H ancho superior as talud superior e inferior Zsup y
Zinf longitudes de talud superior e inferior Lsup y Linf Fig Nordm5)
331 CAacuteLCULO DE PRECIPITACIOacuteN EFECTIVA
Antes es necesario especificar el concepto precipitacioacuten efectiva P e Baacutesicamente es la diferencia entre la lluvia caiacuteda y el agua infiltrada Es decir el agua escurrida en un sistema de zanja corresponderaacute a la escorrentiacutea proveniente del aacuterea impluvio de la zanja (Fig Nordm5)Para el caacutelculo de la precipitacioacuten efectiva se requieren del siguiente procedimiento
Maacutexima precipitacioacuten en una hora con un periacuteodo de retorno de 10 antildeos valor calculado del anaacutelisis de las precipitaciones descritas en la Seccioacuten Nordm 31
Obtencioacuten del coeficiente de escorrentiacutea a partir de las caracteriacutesticas de terreno (Tabla Nordm 4)
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332 CAacuteLCULO DEL DISTANCIAMIENTO ENTRE ZANJAS A PARTIR DE UNA SUPERFICIE DE LA SECCIOacuteN TRANSVERSAL PREDETERMINADA
Como valores de entrada se necesitan precipitacioacuten efectiva (P e) y dimensiones de la zanja (largo superficie de seccioacuten transversal por lo tanto todos los componentes de la seccioacuten transversal es decir base altura ancho superior taludes inferior y superior) Para este anaacutelisis seraacute considerado sistema de zanja distribuido en tres tresbolillo como el descrito a continuacioacuten
Caacutelculo del distanciamiento entre zanjas
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333 CAacuteLCULO SUPERFICIE SECCIOacuteN TRANSVERSAL DE LA ZANJA A PARTIR DE DISTANCIAMIENTO PREDETERMINADO ENTRE ZANJAS
En este segundo caso se busca obtener las dimensiones de la zanja que sea capaz de retener la escorrentiacutea que recibiraacute del aacuterea de impluvio resultante del distanciamiento predeterminado (Fig Nordm 5)Como el valor es de entrada para el caacutelculo del aacuterea de la seccioacuten transversal se necesita la precipitacioacuten efectiva (P e) y distanciamiento entre zanja (D Fig Nordm7)
Una vez conocida la superficie de la seccioacuten transversal se calculan sus paraacutemetros teniendo en consideracioacuten como valor es de referencia las recomendaciones sobre taludes (Tabla Nordm 7) y adecuaacutendose a las restricciones legales
34 DISENtildeO DE LA SECCIOacuteN TRANSVERSAL DE LA ZANJA DE INFILTRACIOacuteN
A partir del aacuterea de la seccioacuten transversal de la zanja (ecuacioacuten Nordm 9) se procede a su disentildeo que requiere como valores de entrada base (b) taludes (Zinf y Zsup) datos asignados en forma arbitraria extraiacutedos de la experiencia en ter reno Con esta informacioacuten se determinan los demaacutes componentes de la seccioacuten transversal mediante las siguientes ecuaciones
Altura seccioacuten transversal H (Ecuacioacuten Nordm 11)
Ancho superior seccioacuten transversal as (Ecuacioacuten Nordm 12)
Longitud del talud inferior Linf (Ecuacioacuten Nordm 13)
Longitud del talud superior Lsup (Ecuacioacuten Nordm 14)
Obtenidos los resultados anteriores se podraacute construir la matriz de la zanja que maacutes tarde podraacute ser ejecutada en terreno
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35 RECOMENDACIONES GENERALES
En el disentildeo de canales y zanjas es recomendable sobredimensionar la capacidad de estas obras de evacuacioacuten e infiltracioacuten respectivamente teniendo presente que el disentildeo no considera mayor mente suelos saturados y guardando el debido equilibrio entre beneficio y costo
En consideracioacuten a los diferentes tipos de suelos que podemos encontrar es recomendable tener este factor en cuenta a la hora de determinar los taludes ya que una mala determinacioacuten de eacutestos tendriacutea como consecuencia el socavamiento de sus paredes laterales
Debido a los accidentes topograacuteficos del microrelieve la distribucioacuten espacial de las obras en terreno se ve en la praacutectica alterada seriamente Per o a pesar de estas dificultades debiera siempre propenderse a conformar unidades sistematizadas lo maacutes homogeacutenea posible de acuerdo al disentildeo original (zanjas Fig Nordm 7 canales Fig Nordm 3) Entieacutendase como unidad sistematizada la conformada por una aacuterea de captacioacuten de aguas lluvias (aacuterea de impluvio) y un aacuterea de recepcioacuten correspondiente a la obra misma
El correcto funcionamiento y mantenimiento de cada obra de conservacioacuten estaraacuten directamente relacionados con su vida uacutetil ya que procesos como la sedimentacioacuten reducen su capacidad de evacuar o retener escorrentiacutea superficial seguacuten sea el caso disminuyendo por ende el periacuteodo de retorno para el cual fueron construidas
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36 EJEMPLOS APLICACIOacuteN
361 Disentildeo de acequias de desviacioacuten
Se desea defender un tramo de carretera contra la escorrentiacutea superficial que produce una zona de ladera mediante un canal de desviacioacuten revestido de acuerdo con los datos de la siguiente figura La zona del proyecto se encuentra a 2700 msnm en la carretera de Cajamarca - Cumbe Mayo
Tabla A
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Tabla B
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Tabla c
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1 Descarga maacutexima de disentildeoCalcularemos para cada tramo de la figura
ordm Primer tramo (400 m) Bosque 15 pendiente longitud 400 m A = 8 Ha
calculloo de tiempo de concentracion TcTc = Tc1 + Tc2 = (Longitud del tramo)(velocidad ponderada + longitud del tramo)(velocidad maxima erosiva) las velocidades se estiman apartir de la Tabla ATc = 400(1460) + 400(1560) = 92 min
Con este valor se va a la Tabla B para estimar el valor de la intensidad maacutexima con una frecuencia de 10 antildeos
Imax = 70 mmh
El coeficiente de escorrentiacutea (C) se estima a partir de la Tabla C C 1deg tramo= C1 + C2 + C2 = 30 + 20+ 10 +15 = 75
Descarga maacutexima de disentildeo primer tramoQtramo1 = CIA360 = 075708360 = 117 m3s
ordm Segundo tramo (300 m) cultivo en limpio 15 pendiente longitud 400 m A = 4Ha + 2Ha = 6 Ha
calculo de tiempo de concentracion TcTc = Tc2 + Tc2-3 = (Longitud del tramo)(velocidad ponderada + longitud del tramo)(velocidad maxima erosiva) las velocidades se estiman apartir de la Tabla ATc = 92 + 300(1560) = 125 min
Con este valor se va a la Tabla B para estimar el valor de la intensidad maacutexima con una frecuencia de 10 antildeos
Imax = 625 mmh
El coeficiente de escorrentiacutea (C) se estima a partir de la Tabla CPasto natural 4Ha 20 de pendiente C = 30 + 20 + 10 + 15 = 75 entonces 754=300
Cultivo en limpio 2Ha 10 de pendiente C = 20 + 10 + 15 + 10 = 55 entonces 552=110
C2deg tramo = (300 + 110)6 = 68
C promedio tramo 1deg y 2deg = (758 + 686)14 = 72
Descarga maacutexima de disentildeo primer tramo A=8+6=14 HaQtramo2 = CIA360 = 072625360 = 175 m3s
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362 Disentildeo de zanjas de infiltracioacutenA) REGISTROS PLUVIOMETRICOS
Del anaacutelisis de precipitaciones de la Estacioacuten Weberbauer situada a 2536 msnm en la frontera centro oriental del aacutembito del SESA - Cajamarca se tienen los siguientes registros de lluvia maacutexima diarias
B ANAacuteLISIS DE FRECUENCIAS Y PERIODOS DE RETORNO
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Disentildeo de zanjas de infiltracioacuten y acequias de desviacioacuten
Los datos de la columna (d) son graficados en papel de probabilidades Gumbel o se encuentra la distribucioacuten Lluvia Maacutexima Diaria Vs Tr en forma analiacutetica (ver Praacutectica coacutedigo H-2 Anaacutelisis de Tormenta Curvas Intensidad-Frecuencia-Duracioacuten)
Lluvia de Disentildeo = Lluvia Maacutexima Diaria para 10 antildeos de Retorno = 427 mm
C CONVERSIOacuteN DE LA LLUVIA MAacuteXIMA DIARIA A ESCORRENTIacuteASUPERFICIAL
No toda la lluvia que cae se convierte en escorrentiacutea superficial previamente se debe descontar la laacutemina que infiltra Una manera praacutectica de llegar a la lluvia o laacutemina que produce escorrentiacutea superficial es usando el meacutetodo SCS 1956 en donde se relacionan la altura total de lluvia caiacuteda con la que realmente produce escorrentiacutea Este meacutetodo se usa en combinacioacuten con las curvas nuacutemero La mayoriacutea de los suelos del aacutembito de accioacuten del SE5A son laderas empinadas con baja capacidad de infiltracioacuten superficiales con pastos naturales muy pobres que dan escasa cobertura cuando no son suelos sometidos a cultivos anuales Se asume estas condiciones extremas a fin de lograr un dimensionamiento conservador de las acequias de infiltracioacuten CN=875 por supuesto que se pueden aplicar condiciones maacutes favorables en suelos bien manejados y con usos adecuados a su capacidad para obtener disentildeos especiacuteficos en parcelas localesEntrando en la Fig NB 14 con P == 427 mm y CN = 875 hallamos Q = 175 mm de escorrentiacuteaEsto significa que la lluvia maacutexima diaria con 10 antildeos de frecuencia produciraacute 175 mm de escorrentiacutea oacute 175 m Ha oacute 00175 m m2
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D SECCIOacuteN DE ACEQUIA STANDARD Y ESPACIAMIENTO MAacuteXIMO
Adoptando la seccioacuten trapecial mostrada en la figura con un tirante de agua de 040 metros(que es tambieacuten la altura de los tabiques) tendremos una seccioacuten hidraacuteulica de 032 m2En 100 ml de acequia seraacuten 32 m3
Aacuterea de recoleccioacuten Maacutexima por Acequia de 100 ml = 3200175 = 1829 m2 Espaciamiento Maacuteximo = (1829m2)100m = 183m
Si seleccionamos con fines praacutecticos un espaciamiento maacuteximo de 20 m el incremento de volumen en la acequia representa 003 m de elevacioacuten en el tirante de agua lo cual no tiene importancia si hemos dimensionado las acequiase con un borde libre de 010 m Tambieacuten se debe tener en cuenta la longitud de la pendiente que debe ser menor cuanto mayor es la gradiente del terreno
IV CONSTRUCCIOacuteN DE ZANJAS DE INFILTRACIOacuteN
iquestQUE MATERIALES Y HERRAMIENTAS SE NECESITAN PARA CONSTRUIR LAS ZANJAS DE INFILTRACIOacuteN Los materiales a utilizarse son los siguientes
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iquestCOMO FUNCIONA LA ZANJA DE INFILTRACIOacuteN
El agua que se acumula en la zanja se infiltra al suelo y da humedad a las plantas situadas en la parte baja de la zanja La zanja de infiltracioacuten ayuda a las plantitas a tener maacutes agua en los periacuteodos con poca lluvia dando agua y vida
iquestDOacuteNDE CONSTRUIR LAS ZANJAS DE INFILTRACIOacuteN
Es lo maacutes recomendable construir las zanjas de infiltracioacuten en TERRENOS DE PASTIZALES SOBRE TODO EN LA PARTE SUPERIOR DE TERRENOS SECOS
Ademaacutes las zanjas de infiltracioacuten funcionan mejor cuando se construyen en LAS PARTES MAacuteS INCLINADAS DEL TERRENO
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LA CONSTRUCCIOacuteN DE LAS ZANJAS DE INFILTRACIOacuteN
Para construir las zanjas de infiltracioacuten seguimos 6 pasos
PASO 1Con el nivel en ldquoArdquo marcamos las liacuteneas sin caiacuteda donde queremos construir las zanjas de infiltracioacuten
PASO 2Sobre la liacutenea sin caiacuteda se marcan las zanjas de infiltracioacuten tomando en cuenta el largo y ancho de la zanja asiacute como la distancia entre zanjasLargo de la zanja 2 metros (2 pasos)Ancho de la zanja 40 centiacutemetros (2 cuartas)Ancho del tabique 40 centiacutemetros (2 cuartas)
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Disentildeo de zanjas de infiltracioacuten y acequias de desviacioacuten
PASO 3Se excava la zanja hasta una profundidad de 40 cm Luego se ensancha la parte superior para evitar que caigan las paredes (o taludes) de la zanja
PASO 4La tierra que se saca de la zanja de infiltracioacuten debe depositarse en la parte baja de la zanja formando un pequentildeo camelloacutenOJOSe debe depositar la tierra no muy cerca de la zanja sino a unos 20 centiacutemetros (1 cuarta) de distancia para que la tierra no caiga otra vez en la zanja
PASO 5
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El espacio que hay entre una y otra zanja de infiltracioacuten tambieacuten debe excavarse hasta una profundidad de 10 centiacutemetros (una tacuteajlla)
Esto es importante porque permitiraacute que el agua de una zanja llena pueda pasar a otra zanja llenando asiacute todas las zanjas por igual
PASO 6Es bueno plantar pastos sobre los camellones para que estos sean maacutes fuertes y puedan aguantar mucho tiempo
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EL MANTENIMIENTODE LAS ZANJAS DE INFILTRACIOacuteN
Con cada tormenta de lluvia las zanjas de infiltracioacuten se llenan con tierra y restos de plantas
OJOiexclCuando estaacute llena la zanja de infiltracioacuten ya no puede acumular agua El material acumulado (lama) en la zanja contiene el suelo maacutes feacutertil de tus terrenosDebemos realizar el mantenimiento de la zanja de infiltracioacuten para asegurar su buen funcionamiento La zanja se limpia sacando la lama acumulada esta se lleva nuevamente a los terrenos iexclDe esta manera se aprovecha la lama
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iexclRecuerdaSi sacas el sedimento o lama la zanja acumula maacutes agua EntoncesEl mantenimiento debe realizarse permanentemente y sobre todo cuando la zanja se haya llenado
iexclCUIDADOAmigo agricultor En lo posible tienes que evitar que los animales entren en las zanjas de infiltracioacuten porque pueden derrumbar los costados de las zanjas y comer los pastos que protegen los camellones Tuacute has invertido tiempo y trabajo en la construccioacuten de las zanjas de infiltracioacuten entonces iexclno permitas que tu trabajo sea destruido
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V BIBLIOGRAFIacuteA
Beniacutetez C Arias W y Quiroz J 1980 Manual de Conservacioacuten de Suelos y Aguas Ministerio de Agricultura y Alimentacioacuten Direccioacuten General de Aguas y Suelos Lima Peruacute
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Disentildeo de zanjas de infiltracioacuten y acequias de desviacioacuten
INDICE
Tema Paacutegina
Introduccioacuten y objetivoshelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 1
Generalidades y caracteriacutesticas de zanjas de infiltracioacuten y acequias de infiltracioacutenhelliphelliphelliphelliphelliphellip2-5
Metodologiacutea de disentildeo de zanjas de infiltracioacuten y canales de desviacioacuten de aguahelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip6-11
Disentildeo de canales de desviacioacutenhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 11-20
disentildeo de sistema de zanjas de infiltracioacutenhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip21-23
Recomendaciones generaleshelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 24
Ejemplo de disentildeo de acequias de desviacioacutenhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 25-31
Ejemplo de disentildeo de zanjas de infiltracioacutenhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip32-34
Construccioacuten de zanjas de infiltracioacutenhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip34-40
Bibliografiacuteahelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip41
Iacutendicehelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip42
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I ZANJAS DE INFILTRACIOacuteN
11 Definicioacuten Son canales angostos trazados transversalmente a la pendiente a un intervalo predeterminado Se construyen con el propoacutesito de interceptar las aguas de la escorrentiacutea para luego almacenarlas o evacuarlas en una forma controlada De esta forma se reduce el largo de la pendiente disminuyendo el riesgo de erosioacuten
Esta praacutectica debe emplearse en zonas de escasas lluvias o en suelos de textura gruesa o muy gruesa sin estructura o estructura deacutebil con el fin de propiciar la infiltracioacuten y la retencioacuten de humedad Tambieacuten se usa en suelos de textura fina compactos de baja capacidad de infiltracioacuten en regiones secas
No se deben construir zanjas en suelos sueltos con capas interiores impermeables ni en zonas lluviosas ya que si son de pendiente suave ocasionan problemas de drenaje y si son de pendientes altas ocasionan deslizamientos derrumbes o problemas de solifluxioacuten
12 Clasificacioacuten
121 Seguacuten su uso las zanjas de infiltracioacuten se pueden construir en aacutereas de secano con cultivos en limpio (para pendientes menores a 12) con cultivos semipermanentes (para pendientes entre 12 y 50) y en las partes altas de la ladera (para pendientes hasta de 60) complementaacutendolas con cordones o barreras arboacutereas y pastos naturales en terrenos que requieran de produccioacuten
122 Seguacuten su construccioacuten las zanjas de infiltracioacuten pueden ser cortas cuando se complementan con tabiques trasversales espaciados entre 8 y 10 metros Las acequias largas sin tabique requieren maacutes cuidado en la construccioacuten y en el mantenimiento pues acortando los tramos se eliminan los errores de gradiente
13 Tipos
131 Zanjas de absorcioacuten Tienen como finalidad el almacenamiento temporal de las escorrentiacuteas superficiales de modo de lograr la estabilizacioacuten de los suelos contra su remocioacuten La absorcioacuten de la humedad permitiraacute que luego se reforeste sin limitaciones por la suplencia de agua Esta praacutectica no modifica la pendiente del terreno pero siacute su longitud real o efectiva
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132 Zanjas filtrantes Son zanjas de poca profundidad de menos de un metro y de entre 045 y 080 metros de ancho excavadas en el terreno que recogen y distribuyen las aguas residuales sobre un lecho de tierra vegetal grava y arena
133 Zanjas de trinchera Las zanjas de trinchera permiten retener grandes cantidades de agua de lluvia infiltraacutendola al subsuelo permitiendo la recuperacioacuten de manantiales y en muchos casos hasta el surgimiento de nuevos manantiales donde antes no existiacutean Por ejemplo una zanja de 60 centiacutemetros de profundidad por 60 centiacutemetros de alto y un metro de largo puede retener 360 litros de agua cada vez que se llena Una hectaacuterea con 400 metros lineales de zanjas de trinchera puede retener maacutes de 140000 litros de agua cada vez que las zanjas se llenan y esto ocurre varias veces durante la eacutepoca de lluvias
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14 Campos de aplicacioacuten
a) Las zanjas de infiltracioacuten se adaptan a zonas de baja o moderada precipitacioacuten la que generalmente no exceda de 800mm anuales
b) Son muy apropiados en zonas altas de las laderas empinadas aacutereas donde los suelos son aptos para pastos naturales o forestales favoreciendo directamente esta vegetacioacuten posibilitan ademaacutes una zona de recarga o de ldquoproduccioacuten de aguardquo en beneficio de la zonas media y baja lugares en los que como consecuencia se incrementaraacuten los manantiales o puquiales tanto en nuacutemero como en volumen de escurrimiento
c) Son aplicables en terrenos con pendientes entre 2 y 12 aptos para cultivos anuales siempre que no haya peligro de anegamiento (que tengan buenas condiciones de drenaje natural)
d) En terrenos de 12 a 50 de pendiente resulta apropiada esta praacutectica para suelos en los que implantaraacuten cultivos semipermanentes y de grano baacutesico
e) En general se recomienda esta praacutectica para suelos permeables donde el agua se infiltra faacutecilmente y no produciraacute aniegos en los cultivos sin embargo se han logrado buenos resultados en suelos menos permeables si se proyectan las acequias adecuadamente teniendo en cuenta el uso al que se destinara el suelo y la intensidad de las precipitaciones
II ACEQUIAS DE DESVIACION
21 DEFINICIOacuteN Son canales generalmente de seccioacuten trapezoidal que sirven para desviar el agua de escorrentiacutea proveniente de partes maacutes altas y conducirla controladamente a lugares especiacuteficos ya sean quebradas naturales riacuteos o desaguumles sin que cause dantildeos a predios carreteras o cualquier instalacioacuten que se quiera proteger
22 PROPOSITO Las praacutecticas usuales de conservacioacuten de suelos no tendriacutean eacutexito en un terreno bajo cultivo si la escorrentiacutea de aacutereas situadas en un nivel maacutes alto estaacute contribuyendo a la erosioacuten de dicho terreno El problema se reduce mucho si cada terreno soporta tan soacutelo la accioacuten del agua de lluvia que le cae directamente Para lograr esto el SESA de Cajamarca recurre a la construccioacuten de 1os canales de desviacioacuten los cuales cortan o interceptan la escorrentiacutea de predios maacutes altos y llevan esas aguas a un desaguumle bien protegido o a un estanque pequentildeo de regu1acioacuten diaria impidiendo que causen dantildeos en aacutereas vecinas maacutes bajasCanales de esta clase tambieacuten son uacutetiles para desviar contro1adamente el agua de caacutercavas que se quieren defender edificios y en fin para evitar que la escorrentiacutea de Zonas altas se concentre y cause dantildeos en zona maacutes bajas
23 LUGAR Y CONDICIONES PARA SU APLICACAION1048707 Recomendable en zonas de alta precipitacioacuten yo en donde hay concentracioacuten de escorrentiacutea principalmente en terrenos con pendientes mayores a 20 1048707 Tambieacuten son uacutetiles como medida de saneamiento en terrenos con nivel freaacutetico alto1048707 Deben ser capaces de conducir la escorrentiacutea proveniente de las lluvias de maacutexima intensidad que pueden ocurrir en un periacuteodo de tiempo determinado generalmente 110 antildeos
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1048707 Son maacutes efectivos cuando captan aguas de aacutereas cubiertas de bosques o pastos ya que en tales condiciones no ocurren grandes sedimentaciones en el canal reducieacutendose los costos de mantenimiento
1048707 Deben ser construidos sobre terreno firme cumplir con los miacutenimos requisitos de estabilidad en los taludes y sobre terrenos con profundidad mayor a 020 m para poder construir el talud exterior1048707 Debe reforzarse e1 talud opuesto a la ladera y por supuesto el canal deberaacute disentildearse para cada caso especiacutefico con velocidad permisible que no causen la erosioacuten del lecho y sus riberas1048707 Deben desaguar a lugares bien protegidos contra la erosioacuten por eso su construccioacuten debe comenzar a partir de la desembocadura1048707 Para el tratamiento de una ladera en donde se han previsto dos maacutes canales de desviacioacuten debe empezarse de arriba hacia abajo a fin de evitar concentraciones excesivas de agua en canales previstos para caudales menores1048707 Si se desea desviar aguas de una caacutercava el canal debe ubicarse a una distancia prudencial de la cabecera de la misma buscando terreno firme generalmente a maacutes de tres veces la profundidad de la caacutercava1048707 Si se desea que el canal proteja aacutereas de cultivos limpios contra la escorrentiacutea de partes maacutes altas eacuteste debe situarse a 1a menor distancia que sea posible de la cabecera del terreno a proteger
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III METODOLOGIacuteA DE DISENtildeO DE ZANJAS DE INFILTRACIOacuteN Y CANALES DE DESVIACIOacuteN DE AGUA
Existen obras de conservacioacuten de suelo que aumentan la infiltracioacuten como las zanjas y otras que regulan el flujo hiacutedrico como son los canales de desviacioacuten (Francke et al 1999) El disentildeo de estas obras necesita del anaacutelisis de precipitaciones que estime magnitudes e intensidades de precipitaciones en periacuteodos de tiempos pequentildeos que inciden directamente en la dimensioacuten de las obras a construir Con esta informacioacuten y el detalle de los datos de terreno se determina la escorrentiacutea que deberaacute controlar cada obra de conservacioacuten escorrentiacutea criacutetica tenieacutendose que disentildear de esta manera un canal de desviacioacuten o zanja de infiltracioacuten capaz de trasladarla o retenerla en parte
31 ANAacuteLISIS DE PRECIPITACIONES
La gran escasez de datos pluviomeacutetricos disponibles para cada localidad de nuestro paiacutes hace necesario meacutetodos analiacuteticos de estimacioacuten En especial sobre intensidades o magnitudes de lluvia para duraciones pequentildeasLa informacioacuten pluviomeacutetrica puede ser expresada de dos formas Seguacuten Espiacuteldora (1979) magnitud de lluvia laacutemina de agua (mm) que se produce en un cierto intervalo de tiempo o duracioacuten o intensidad lamina de agua por hora (mmhr) Por ejemplo es posible expresar la magnitud de lluvia de 1036 mm en 10 min en teacuterminos de intensidad que es igual a 6216 mmhr
311 ANAacuteLISIS DE FRECUENCIA
El dimensionamiento de obras de conservacioacuten de suelo debe estar asociado a un periacuteodo de duracioacuten considerando que las obras estaacuten insertas en aacutereas forestadas Su vida uacutetil debe ser no inferior al periacuteodo en el cual la plantacioacuten alcanza una cobertura protectora contra la accioacuten erosiva del agua lluvia Millaacuten (2000) recomienda dimensionar las obras para un periacuteodo de retorno de 10 antildeos entieacutendase periacuteodo de retorno como el intervalo promedio de tiempo dentro del cual cierta magnitud o intensidad de lluvia se iguala o excede una vez Cabe mencionar que el valor reciacuteproco del periacuteodo de retorno es la probabilidad de excedencia Es decir la probabilidad anual de igualar o sobrepasar cierta magnitud del fenoacutemeno en estudio Por ejemplo una zona con una precipitacioacuten maacutexima en 24 horas de 100 mm con periacuteodo de retorno de 10 antildeos significa que cada 10 antildeos se espera la ocurrencia de una lluvia igual o superior Por otra parte existe la probabilidad de excedencia de un 10 anual que se pueda igualar o exceder en 24 horas los 100 mmPara el anaacutelisis de precipitaciones la informacioacuten baacutesica es un registro anual de maacuteximas precipitaciones en 24 horas (X 1 X2 X3helliphellipXn) valor es de entrada para el estudio de lluvias asociadas a un periacuteodo de retorno utilizaacutendose la distribucioacuten de valores extremos o Gumbel
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comuacutenmente usada para anaacutelisis de frecuencia de variables hidroloacutegicas (Monsalve 1999) Por ejemplo Loacutepez et al (1994) propone utilizar esta distribucioacuten en la estimacioacuten de caudales maacuteximos con periacuteodo de retorno asociadoLa distribucioacuten de Gumbel seguacuten Millan (2000) tiene la siguiente funcioacuten de distribucioacuten de probabilidad
y por lo tanto la funcioacuten de densidad de probabilidad es
En directa relacioacuten con el anaacutelisis de frecuencia se encuentra el caacutelculo de los valor es α y β los cuales se obtienen a partir del registro de valores de precipitaciones En primer teacutermino se
obtienen los valor es de μy y σy de tabla seguacuten el nuacutemero de registro de precipitaciones (Tabla Nordm2)
Con estos valores ademaacutes del promedio (x) y desviacioacuten estaacutendar (s) de las maacuteximas precipitaciones anuales se obtienen los valor es de α y β luego de reemplazarlos en las Ecuaciones Nordm 1 y 2
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Obtenidos los paraacutemetros α y β es posible calcular las precipitaciones maacuteximas en 24 horas
(Pmax ) para un periacuteodo de retorno R a partir de la siguiente foacutermula
Siendo Pmax el valor de entrada para la obtencioacuten de valores de magnitud e intensidad de precipitaciones coeficiente duracioacuten estimada duracioacuten de precipitacioacuten
312 ANAacuteLISIS DE MAGNITUDES E INTENSIDADES DE LLUVIA PARA DURACIONES PEQUENtildeAS
Es necesaria la estimacioacuten de valores de magnitudes e intensidades en periacuteodos cortos de tiempo (generalmente igual o menor a 1hora) por cuanto inciden directamente en el aporte maacuteximo de escorrentiacutea que deberaacuten soportar las obras de conservacioacuten de suelo
3121 Coeficientes de duracioacutenPara estimaciones de magnitudes e intensidades de precipitacioacuten en periacuteodos de tiempo pequentildeo a partir de precipitaciones en 24 horas se utilizan los coeficientes de duracioacuten propuestos por Espiacuteldora definidos como el cociente entre la precipitacioacuten caiacuteda en ldquotrdquo min y la precipitacioacuten correspondiente en 1 hora asociadas a un mismo periacuteodo de retorno
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Por ejemplo si queremos obtener la precipitacioacuten ocurrida en 10 minutos a partir de la ocurrencia de una precipitacioacuten de 30 mm en 1 hora primero debemos obtener el coeficiente de duracioacuten en este caso de 04 para 10 minutos (Tabla Nordm 3 valor que tambieacuten puede ser obtenido del Fig Nordm1) Por lo tanto la magnitud de precipitacioacuten en 10 minutos es 12 mm deducida de la ecuacioacuten Nordm4
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La curva de intensidad duracioacuten y frecuencia estimada por Espiacuteldora (Bonelli 1986) y las calculadas con posterioridad por Varas y Saacutenchez con un nuacutemero superior de datos pluviomeacutetricos tienen diferencias significativas en los coeficientes de duracioacuten para 24 horas (Cdt 24hr) Espiacuteldora 404 y Varas y Saacutenchez 645 diferencia superior al 60 Bonelli (1986) explica que las estimaciones a partir del valor propuesto por Espiacuteldora exceden a las precipitaciones reales en la mayoriacutea de los casos Ante esta situacioacuten se recomienda utilizar un coeficiente de duracioacuten intermedio (Montt 1 i 2002) Es decir 49 valor estimado a partir de la foacutermula de Grunsky
3122 Caacutelculo de magnitudes e intensidades de lluvias
Conocida la precipitacioacuten en 24 horas (Pmax) asociada a un periacuteodo de retorno R (Seccioacuten 311 Ecuacioacuten Nordm 3) se determina la magnitud e intensidad de la precipitacioacuten para un tiempo t con el mismo Periacuteodo de Retorno R a partir de las siguientes ecuaciones
Los valores de magnitud e intensidad obtenidos precedentemente a partir de las ecuaciones anteriores originaran la curva de intensidad duracioacuten y frecuencia
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32 DISENtildeO DE CANALES DE DESVIACIOacuteN
Un canal debe ser capaz de encauzar las aguas vertidas en eacutel originadas de la maacutexima escorrentiacutea que pueda ocurrir en el aacuterea de impluvio en un tiempo determinado escorrentiacutea criacutetica (Suaacuterez de Castro 1979)
321 CAacuteLCULO DE ESCORRENTIacuteA CRIacuteTICA
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La escorrentiacutea que deberaacute evacuar el canal de desviacioacuten dependeraacute de La maacutexima intensidad de lluvias que puedan ocurrir en un periacuteodo y tiempo determinados Caracteriacutestica de las ver tientes (pendiente cubierta vegetal suelo etc) Extensioacuten de la ladera (aacuterea de impluvio)
La escorrentiacutea criacutetica se puede calcular a partir de la siguiente formula (Suaacuterez de Castro 1978 Morales 1995)
Coeficiente de Escorrentiacutea (C) Seguacuten Monsalve (1999)Coeficiente de escorrentiacutea se define como la relacioacuten entre el volumen de escorrentiacutea superficial total y el volumen total de agua precipitada en un intervalo de tiempo dado (Tabla Nordm4) Al respecto sentildeala Chow (1994) que el coeficiente de escorrentiacutea (C) es la variable menos precisa para el caacutelculo de la escorrentiacutea criacutetica La certeza del valor tabla dependeraacute de la experiencia en terreno de quien disentildee las obras de conservacioacuten
Intensidad criacutetica de las precipitaciones (I)
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Definida como la maacutexima intensidad que puede ocurrir en un tiempo igual al tiempo de concentracioacuten entieacutendase tiempo de concentracioacuten seguacuten Suaacuterez de Castro (1979) como el tiempo que ocupa una gota de agua en moverse desde la par te maacutes lejana de la ver tiente hasta el desaguumle (ver Fig Nordm 3) El tiempo de concentracioacuten puede estimarse por medio de la ecuacioacuten Nordm 8 o 9 o Fig Nordm 4
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Conocido el tiempo de concentracioacuten (T c) para el canal a disentildear se debe obtener el valor de intensidad criacutetica (I) para el caacutelculo de la escorrentiacutea criacutetica con un tiempo (t) igual al tiempo de concentracioacuten (Tc)
322 ESPECIFICACIONES TEacuteCNICAS DE DISENtildeO DEL CANAL
Un canal de desviacioacuten adecuado debe contener la escorrentiacutea criacutetica (Seccioacuten 321 Ecuacioacuten Nordm7) y seguacuten el terreno conducir el caudal a una velocidad menor que la maacutexima permitida para que la estructura del canal no se socave Obtenida la escorrentiacutea criacutetica y maacutexima velocidad permitida se determina el aacuterea miacutenima que deberaacute poseer la seccioacuten transversal a partir de la cual el canal podraacute cumplir con las caracteriacutesticas anteriormente sentildealadas
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Maacutexima velocidad del aguaSeguacuten Suaacuterez de Castro depende de la naturaleza del material en el cual se construye el canal (Tabla Nordm6)
Aacuterea miacutenimaEl disentildeo de un canal de desviacioacuten requiere de una serie de iteraciones a partir de una seccioacuten transversal del canal la cual como miacutenimo debiera tener una superficie igual a la calculada seguacuten Ecuacioacuten Nordm10
323 DISENtildeO SECCIOacuteN TRANSVERSAL
Una vez conocidas las especificaciones de escorrentiacutea criacutetica maacutexima velocidad permitida y aacuterea miacutenima se deberaacute realizar una serie de iteraciones de sucesivas secciones transversales a fin de encontrar aquella seccioacuten que sea capaz de trasladar de manera segura el caudal para el cual se disentildea Para este fin se propone una metodologiacutea descrita a continuacioacuten
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1 Seleccioacuten de aacuterea para la primera iteracioacuten Se recomienda utilizar un aacuterea igual o superior al aacuterea miacutenima de disentildeo (Ec Nordm 10)
2 Determinacioacuten de paraacutemetros de la seccioacuten transversal base y taludes seguacuten experiencia de terreno
3 Caacutelculo de los paraacutemetros de altura (H ecuacioacuten Nordm 11) ancho superior (as Ecuacioacuten Nordm 12)
longitud de taludes inferior y superior ( Linf y Lsup Ecuaciones Nordm 13 y Nordm14) y radio hidraacuteulico ( r Ecuacioacuten Nordm15)
4 Asignacioacuten de pendiente del canal (seguacuten experiencia en terreno) y determinacioacuten de un coeficiente de rugosidad (n Tabla Nordm8)
5 Caacutelculo del caudal y velocidad de transporte del canal (Ecuaciones Nordm 17 y 18 respectivamente)
6 Realizacioacuten de test de control de las especificaciones teacutecnicas del canal (Seccioacuten Nordm 325)
7 Si el canal no satisface las especificaciones teacutecnicas se procede a un nuevo disentildeo seguacuten las opciones- modificacioacuten de la pendiente para luego realizarse nuevamente el test de control- modificacioacuten de la seccioacuten transversal (se recomienda un aumento de un orden del 5-10 respecto a la uacuteltima iterada) volviendo a la secuencia a partir del punto Nordm2 de esta seccioacuten
Aprobadas las condicionantes teacutecnicas y el test de control de calidad de disentildeo el perfil del canal podraacute ser implementado en terreno
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Caacutelculo de los componentes de la seccioacuten transversal
Los datos de entrada para el disentildeo del canal son los siguientes
AacuteREA (Ac) Aacuterea de disentildeo Se recomienda utilizar como primera iteracioacuten el aacuterea miacutenima de disentildeo (A min Ecuacioacuten Nordm 10) o una levemente superior y aumentar en cada iteracioacuten entre un 5 - 10 hasta encontrar el disentilde0 adecuado
BASE (b) Valor predefinido normalmente igual a 02 m
TALUD INFERIOR Y SUPERIOR Entieacutendase taludes la inclinacioacuten que poseen las paredes laterales del canal y las cuales se expresan en forma de proporcioacuten en donde 1 Z se representa de la siguiente manera
Importante en la determinacioacuten de los taludes del canal es que eacutestos sean adecuados para cada tipo de suelo de modo que el canal no se desmorone (Zinf - Zsup) Se debe tener cuidado de manera especial en obras de conservacioacuten desarrolladas en suelos de texturas livianas (arenosas) construyeacutendose con taludes mayores (ver recomendaciones hechas por el Ministerio de Obras Puacuteblicas para canales de drenaje o proteccioacuten de carreteras Tabla Nordm 7)
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Se debe considerar que para una misma seccioacuten transversal aqueacutella que posea el mayor radio hidraacuteulico (proporcioacuten entre el aacuterea transversal Ac y el periacutemetro mojado Fig Nordm5) es la seccioacuten capaz de trasladar el mayor caudal
Una vez calculada la altura se procede al caacutelculo de las siguientes componentes de la seccioacuten transversal del canal
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Opcionalmente para comprobar si los caacutelculos de los paraacutemetros de la seccioacuten transversal si fueron bien efectuados se recomienda calcular el aacuterea de la seccioacuten transversal con la ecuacioacuten Nordm 16 que debiera ser igual al aacuterea de disentildeo Ac
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324 CAPACIDADES DEL CANAL DISENtildeADO
Una vez disentildeada la seccioacuten transversal del canal es asignada una pendiente para el canal y se determina el coeficiente de rugosidad del canal que corresponde a las condiciones de terreno (n seguacuten Tabla Nordm8) Con estos valores se calcula la velocidad y el caudal que transportaraacute el canal por medio de las ecuaciones de Manning descritas a continuacioacuten
325 TEST DE CONTROL DE ESPECIFICACIONES TEacuteCNICAS DEL CANAL
Obtenidos los valor es del caudal y velocidad se verifica si el disentildeo del canal se encuentra realizado en concordancia con las especificaciones teacutecnicas (Seccioacuten 322) De no ser asiacute se deberaacute realizar un nuevo disentildeo (modificando la pendiente yo la seccioacuten transversal) que deberaacute someterse nuevamente a verificacioacuten Asiacute sucesivamente hasta encontrar el disentildeo adecuado
CONDICIONANTES TEacuteCNICAS De esta forma el disentildeo de un canal deberaacute cumplir con las siguientes caracteriacutesticas
bull
Aacuterea del canal sea mayor o igual que el aacuterea miacutenima (Amin Qesc Vmax en donde Qesc
escorrentiacutea criacutetica Ecuacioacuten Nordm 7 y Vmax Velocidad maacutexima permitida Tabla Nordm6)
Ac (Ecuacion Nordm16) gt= Amin (Ecuacioacuten Nordm10)
bull Escorrentiacutea criacutetica (Qesc Ecuacioacuten Nordm 7) sea menor que el caudal Qc determinado para el canal disentildeado (Ecuacioacuten Nordm 17)
Qc (Ecuacioacuten Nordm 17) gt= Qesc (Ecuacioacuten Nordm 7)
bull La velocidad del flujo del canal (Ver Ecuacioacuten Nordm 18) sea menor que la velocidad maacutexima permitida seguacuten las caracteriacutesticas del canal disentildeado (Vmax Tabla Nordm 6)
Vc (Ecuacioacuten Nordm 18) lt= Vmax (Tabla Nordm 6)
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33 DISENtildeO DE SISTEMA DE ZANJAS DE INFILTRACIOacuteN
Seguacuten Millaacuten 2000 cada zanja de infiltracioacuten debe contener la totalidad del escurrimiento superficial para una determinada precipitacioacuten de disentildeo El autor considera el caacutelculo de la precipitacioacuten efectiva (Pe) como estimador de esta escorrentiacutea Esta situacioacuten soacutelo se cumple en forma praacutectica en suelos no saturadosCalculada la precipitacioacuten efectiva (Ecuacioacuten Nordm 19 Seccioacuten nordm 331) se pueden considerar dos opciones en el disentildeo de un sistema de zanjas de infiltracioacuten
a) A partir de un aacuterea predeterminado de la seccioacuten transversal Por lo tanto definidas sus componentes (base b altura H ancho superior as talud superior e inferior Zsup y zinf
longitudes de talud superior e inferior Lsup y Linf Fig Nordm5) y largo de una zanja se determina el distanciamiento entre ellas
b) A partir de un distanciamiento entre zanjas predeterminado (asociado por ejemplo a un esquema de plantacioacuten) se determina el aacuterea de la seccioacuten transversal y posteriormente se calculan sus componentes (base b altura H ancho superior as talud superior e inferior Zsup y
Zinf longitudes de talud superior e inferior Lsup y Linf Fig Nordm5)
331 CAacuteLCULO DE PRECIPITACIOacuteN EFECTIVA
Antes es necesario especificar el concepto precipitacioacuten efectiva P e Baacutesicamente es la diferencia entre la lluvia caiacuteda y el agua infiltrada Es decir el agua escurrida en un sistema de zanja corresponderaacute a la escorrentiacutea proveniente del aacuterea impluvio de la zanja (Fig Nordm5)Para el caacutelculo de la precipitacioacuten efectiva se requieren del siguiente procedimiento
Maacutexima precipitacioacuten en una hora con un periacuteodo de retorno de 10 antildeos valor calculado del anaacutelisis de las precipitaciones descritas en la Seccioacuten Nordm 31
Obtencioacuten del coeficiente de escorrentiacutea a partir de las caracteriacutesticas de terreno (Tabla Nordm 4)
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332 CAacuteLCULO DEL DISTANCIAMIENTO ENTRE ZANJAS A PARTIR DE UNA SUPERFICIE DE LA SECCIOacuteN TRANSVERSAL PREDETERMINADA
Como valores de entrada se necesitan precipitacioacuten efectiva (P e) y dimensiones de la zanja (largo superficie de seccioacuten transversal por lo tanto todos los componentes de la seccioacuten transversal es decir base altura ancho superior taludes inferior y superior) Para este anaacutelisis seraacute considerado sistema de zanja distribuido en tres tresbolillo como el descrito a continuacioacuten
Caacutelculo del distanciamiento entre zanjas
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333 CAacuteLCULO SUPERFICIE SECCIOacuteN TRANSVERSAL DE LA ZANJA A PARTIR DE DISTANCIAMIENTO PREDETERMINADO ENTRE ZANJAS
En este segundo caso se busca obtener las dimensiones de la zanja que sea capaz de retener la escorrentiacutea que recibiraacute del aacuterea de impluvio resultante del distanciamiento predeterminado (Fig Nordm 5)Como el valor es de entrada para el caacutelculo del aacuterea de la seccioacuten transversal se necesita la precipitacioacuten efectiva (P e) y distanciamiento entre zanja (D Fig Nordm7)
Una vez conocida la superficie de la seccioacuten transversal se calculan sus paraacutemetros teniendo en consideracioacuten como valor es de referencia las recomendaciones sobre taludes (Tabla Nordm 7) y adecuaacutendose a las restricciones legales
34 DISENtildeO DE LA SECCIOacuteN TRANSVERSAL DE LA ZANJA DE INFILTRACIOacuteN
A partir del aacuterea de la seccioacuten transversal de la zanja (ecuacioacuten Nordm 9) se procede a su disentildeo que requiere como valores de entrada base (b) taludes (Zinf y Zsup) datos asignados en forma arbitraria extraiacutedos de la experiencia en ter reno Con esta informacioacuten se determinan los demaacutes componentes de la seccioacuten transversal mediante las siguientes ecuaciones
Altura seccioacuten transversal H (Ecuacioacuten Nordm 11)
Ancho superior seccioacuten transversal as (Ecuacioacuten Nordm 12)
Longitud del talud inferior Linf (Ecuacioacuten Nordm 13)
Longitud del talud superior Lsup (Ecuacioacuten Nordm 14)
Obtenidos los resultados anteriores se podraacute construir la matriz de la zanja que maacutes tarde podraacute ser ejecutada en terreno
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35 RECOMENDACIONES GENERALES
En el disentildeo de canales y zanjas es recomendable sobredimensionar la capacidad de estas obras de evacuacioacuten e infiltracioacuten respectivamente teniendo presente que el disentildeo no considera mayor mente suelos saturados y guardando el debido equilibrio entre beneficio y costo
En consideracioacuten a los diferentes tipos de suelos que podemos encontrar es recomendable tener este factor en cuenta a la hora de determinar los taludes ya que una mala determinacioacuten de eacutestos tendriacutea como consecuencia el socavamiento de sus paredes laterales
Debido a los accidentes topograacuteficos del microrelieve la distribucioacuten espacial de las obras en terreno se ve en la praacutectica alterada seriamente Per o a pesar de estas dificultades debiera siempre propenderse a conformar unidades sistematizadas lo maacutes homogeacutenea posible de acuerdo al disentildeo original (zanjas Fig Nordm 7 canales Fig Nordm 3) Entieacutendase como unidad sistematizada la conformada por una aacuterea de captacioacuten de aguas lluvias (aacuterea de impluvio) y un aacuterea de recepcioacuten correspondiente a la obra misma
El correcto funcionamiento y mantenimiento de cada obra de conservacioacuten estaraacuten directamente relacionados con su vida uacutetil ya que procesos como la sedimentacioacuten reducen su capacidad de evacuar o retener escorrentiacutea superficial seguacuten sea el caso disminuyendo por ende el periacuteodo de retorno para el cual fueron construidas
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36 EJEMPLOS APLICACIOacuteN
361 Disentildeo de acequias de desviacioacuten
Se desea defender un tramo de carretera contra la escorrentiacutea superficial que produce una zona de ladera mediante un canal de desviacioacuten revestido de acuerdo con los datos de la siguiente figura La zona del proyecto se encuentra a 2700 msnm en la carretera de Cajamarca - Cumbe Mayo
Tabla A
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Tabla B
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Tabla c
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1 Descarga maacutexima de disentildeoCalcularemos para cada tramo de la figura
ordm Primer tramo (400 m) Bosque 15 pendiente longitud 400 m A = 8 Ha
calculloo de tiempo de concentracion TcTc = Tc1 + Tc2 = (Longitud del tramo)(velocidad ponderada + longitud del tramo)(velocidad maxima erosiva) las velocidades se estiman apartir de la Tabla ATc = 400(1460) + 400(1560) = 92 min
Con este valor se va a la Tabla B para estimar el valor de la intensidad maacutexima con una frecuencia de 10 antildeos
Imax = 70 mmh
El coeficiente de escorrentiacutea (C) se estima a partir de la Tabla C C 1deg tramo= C1 + C2 + C2 = 30 + 20+ 10 +15 = 75
Descarga maacutexima de disentildeo primer tramoQtramo1 = CIA360 = 075708360 = 117 m3s
ordm Segundo tramo (300 m) cultivo en limpio 15 pendiente longitud 400 m A = 4Ha + 2Ha = 6 Ha
calculo de tiempo de concentracion TcTc = Tc2 + Tc2-3 = (Longitud del tramo)(velocidad ponderada + longitud del tramo)(velocidad maxima erosiva) las velocidades se estiman apartir de la Tabla ATc = 92 + 300(1560) = 125 min
Con este valor se va a la Tabla B para estimar el valor de la intensidad maacutexima con una frecuencia de 10 antildeos
Imax = 625 mmh
El coeficiente de escorrentiacutea (C) se estima a partir de la Tabla CPasto natural 4Ha 20 de pendiente C = 30 + 20 + 10 + 15 = 75 entonces 754=300
Cultivo en limpio 2Ha 10 de pendiente C = 20 + 10 + 15 + 10 = 55 entonces 552=110
C2deg tramo = (300 + 110)6 = 68
C promedio tramo 1deg y 2deg = (758 + 686)14 = 72
Descarga maacutexima de disentildeo primer tramo A=8+6=14 HaQtramo2 = CIA360 = 072625360 = 175 m3s
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362 Disentildeo de zanjas de infiltracioacutenA) REGISTROS PLUVIOMETRICOS
Del anaacutelisis de precipitaciones de la Estacioacuten Weberbauer situada a 2536 msnm en la frontera centro oriental del aacutembito del SESA - Cajamarca se tienen los siguientes registros de lluvia maacutexima diarias
B ANAacuteLISIS DE FRECUENCIAS Y PERIODOS DE RETORNO
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Los datos de la columna (d) son graficados en papel de probabilidades Gumbel o se encuentra la distribucioacuten Lluvia Maacutexima Diaria Vs Tr en forma analiacutetica (ver Praacutectica coacutedigo H-2 Anaacutelisis de Tormenta Curvas Intensidad-Frecuencia-Duracioacuten)
Lluvia de Disentildeo = Lluvia Maacutexima Diaria para 10 antildeos de Retorno = 427 mm
C CONVERSIOacuteN DE LA LLUVIA MAacuteXIMA DIARIA A ESCORRENTIacuteASUPERFICIAL
No toda la lluvia que cae se convierte en escorrentiacutea superficial previamente se debe descontar la laacutemina que infiltra Una manera praacutectica de llegar a la lluvia o laacutemina que produce escorrentiacutea superficial es usando el meacutetodo SCS 1956 en donde se relacionan la altura total de lluvia caiacuteda con la que realmente produce escorrentiacutea Este meacutetodo se usa en combinacioacuten con las curvas nuacutemero La mayoriacutea de los suelos del aacutembito de accioacuten del SE5A son laderas empinadas con baja capacidad de infiltracioacuten superficiales con pastos naturales muy pobres que dan escasa cobertura cuando no son suelos sometidos a cultivos anuales Se asume estas condiciones extremas a fin de lograr un dimensionamiento conservador de las acequias de infiltracioacuten CN=875 por supuesto que se pueden aplicar condiciones maacutes favorables en suelos bien manejados y con usos adecuados a su capacidad para obtener disentildeos especiacuteficos en parcelas localesEntrando en la Fig NB 14 con P == 427 mm y CN = 875 hallamos Q = 175 mm de escorrentiacuteaEsto significa que la lluvia maacutexima diaria con 10 antildeos de frecuencia produciraacute 175 mm de escorrentiacutea oacute 175 m Ha oacute 00175 m m2
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D SECCIOacuteN DE ACEQUIA STANDARD Y ESPACIAMIENTO MAacuteXIMO
Adoptando la seccioacuten trapecial mostrada en la figura con un tirante de agua de 040 metros(que es tambieacuten la altura de los tabiques) tendremos una seccioacuten hidraacuteulica de 032 m2En 100 ml de acequia seraacuten 32 m3
Aacuterea de recoleccioacuten Maacutexima por Acequia de 100 ml = 3200175 = 1829 m2 Espaciamiento Maacuteximo = (1829m2)100m = 183m
Si seleccionamos con fines praacutecticos un espaciamiento maacuteximo de 20 m el incremento de volumen en la acequia representa 003 m de elevacioacuten en el tirante de agua lo cual no tiene importancia si hemos dimensionado las acequiase con un borde libre de 010 m Tambieacuten se debe tener en cuenta la longitud de la pendiente que debe ser menor cuanto mayor es la gradiente del terreno
IV CONSTRUCCIOacuteN DE ZANJAS DE INFILTRACIOacuteN
iquestQUE MATERIALES Y HERRAMIENTAS SE NECESITAN PARA CONSTRUIR LAS ZANJAS DE INFILTRACIOacuteN Los materiales a utilizarse son los siguientes
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iquestCOMO FUNCIONA LA ZANJA DE INFILTRACIOacuteN
El agua que se acumula en la zanja se infiltra al suelo y da humedad a las plantas situadas en la parte baja de la zanja La zanja de infiltracioacuten ayuda a las plantitas a tener maacutes agua en los periacuteodos con poca lluvia dando agua y vida
iquestDOacuteNDE CONSTRUIR LAS ZANJAS DE INFILTRACIOacuteN
Es lo maacutes recomendable construir las zanjas de infiltracioacuten en TERRENOS DE PASTIZALES SOBRE TODO EN LA PARTE SUPERIOR DE TERRENOS SECOS
Ademaacutes las zanjas de infiltracioacuten funcionan mejor cuando se construyen en LAS PARTES MAacuteS INCLINADAS DEL TERRENO
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LA CONSTRUCCIOacuteN DE LAS ZANJAS DE INFILTRACIOacuteN
Para construir las zanjas de infiltracioacuten seguimos 6 pasos
PASO 1Con el nivel en ldquoArdquo marcamos las liacuteneas sin caiacuteda donde queremos construir las zanjas de infiltracioacuten
PASO 2Sobre la liacutenea sin caiacuteda se marcan las zanjas de infiltracioacuten tomando en cuenta el largo y ancho de la zanja asiacute como la distancia entre zanjasLargo de la zanja 2 metros (2 pasos)Ancho de la zanja 40 centiacutemetros (2 cuartas)Ancho del tabique 40 centiacutemetros (2 cuartas)
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PASO 3Se excava la zanja hasta una profundidad de 40 cm Luego se ensancha la parte superior para evitar que caigan las paredes (o taludes) de la zanja
PASO 4La tierra que se saca de la zanja de infiltracioacuten debe depositarse en la parte baja de la zanja formando un pequentildeo camelloacutenOJOSe debe depositar la tierra no muy cerca de la zanja sino a unos 20 centiacutemetros (1 cuarta) de distancia para que la tierra no caiga otra vez en la zanja
PASO 5
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El espacio que hay entre una y otra zanja de infiltracioacuten tambieacuten debe excavarse hasta una profundidad de 10 centiacutemetros (una tacuteajlla)
Esto es importante porque permitiraacute que el agua de una zanja llena pueda pasar a otra zanja llenando asiacute todas las zanjas por igual
PASO 6Es bueno plantar pastos sobre los camellones para que estos sean maacutes fuertes y puedan aguantar mucho tiempo
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EL MANTENIMIENTODE LAS ZANJAS DE INFILTRACIOacuteN
Con cada tormenta de lluvia las zanjas de infiltracioacuten se llenan con tierra y restos de plantas
OJOiexclCuando estaacute llena la zanja de infiltracioacuten ya no puede acumular agua El material acumulado (lama) en la zanja contiene el suelo maacutes feacutertil de tus terrenosDebemos realizar el mantenimiento de la zanja de infiltracioacuten para asegurar su buen funcionamiento La zanja se limpia sacando la lama acumulada esta se lleva nuevamente a los terrenos iexclDe esta manera se aprovecha la lama
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iexclRecuerdaSi sacas el sedimento o lama la zanja acumula maacutes agua EntoncesEl mantenimiento debe realizarse permanentemente y sobre todo cuando la zanja se haya llenado
iexclCUIDADOAmigo agricultor En lo posible tienes que evitar que los animales entren en las zanjas de infiltracioacuten porque pueden derrumbar los costados de las zanjas y comer los pastos que protegen los camellones Tuacute has invertido tiempo y trabajo en la construccioacuten de las zanjas de infiltracioacuten entonces iexclno permitas que tu trabajo sea destruido
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V BIBLIOGRAFIacuteA
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INDICE
Tema Paacutegina
Introduccioacuten y objetivoshelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 1
Generalidades y caracteriacutesticas de zanjas de infiltracioacuten y acequias de infiltracioacutenhelliphelliphelliphelliphelliphellip2-5
Metodologiacutea de disentildeo de zanjas de infiltracioacuten y canales de desviacioacuten de aguahelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip6-11
Disentildeo de canales de desviacioacutenhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 11-20
disentildeo de sistema de zanjas de infiltracioacutenhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip21-23
Recomendaciones generaleshelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 24
Ejemplo de disentildeo de acequias de desviacioacutenhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 25-31
Ejemplo de disentildeo de zanjas de infiltracioacutenhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip32-34
Construccioacuten de zanjas de infiltracioacutenhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip34-40
Bibliografiacuteahelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip41
Iacutendicehelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip42
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132 Zanjas filtrantes Son zanjas de poca profundidad de menos de un metro y de entre 045 y 080 metros de ancho excavadas en el terreno que recogen y distribuyen las aguas residuales sobre un lecho de tierra vegetal grava y arena
133 Zanjas de trinchera Las zanjas de trinchera permiten retener grandes cantidades de agua de lluvia infiltraacutendola al subsuelo permitiendo la recuperacioacuten de manantiales y en muchos casos hasta el surgimiento de nuevos manantiales donde antes no existiacutean Por ejemplo una zanja de 60 centiacutemetros de profundidad por 60 centiacutemetros de alto y un metro de largo puede retener 360 litros de agua cada vez que se llena Una hectaacuterea con 400 metros lineales de zanjas de trinchera puede retener maacutes de 140000 litros de agua cada vez que las zanjas se llenan y esto ocurre varias veces durante la eacutepoca de lluvias
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14 Campos de aplicacioacuten
a) Las zanjas de infiltracioacuten se adaptan a zonas de baja o moderada precipitacioacuten la que generalmente no exceda de 800mm anuales
b) Son muy apropiados en zonas altas de las laderas empinadas aacutereas donde los suelos son aptos para pastos naturales o forestales favoreciendo directamente esta vegetacioacuten posibilitan ademaacutes una zona de recarga o de ldquoproduccioacuten de aguardquo en beneficio de la zonas media y baja lugares en los que como consecuencia se incrementaraacuten los manantiales o puquiales tanto en nuacutemero como en volumen de escurrimiento
c) Son aplicables en terrenos con pendientes entre 2 y 12 aptos para cultivos anuales siempre que no haya peligro de anegamiento (que tengan buenas condiciones de drenaje natural)
d) En terrenos de 12 a 50 de pendiente resulta apropiada esta praacutectica para suelos en los que implantaraacuten cultivos semipermanentes y de grano baacutesico
e) En general se recomienda esta praacutectica para suelos permeables donde el agua se infiltra faacutecilmente y no produciraacute aniegos en los cultivos sin embargo se han logrado buenos resultados en suelos menos permeables si se proyectan las acequias adecuadamente teniendo en cuenta el uso al que se destinara el suelo y la intensidad de las precipitaciones
II ACEQUIAS DE DESVIACION
21 DEFINICIOacuteN Son canales generalmente de seccioacuten trapezoidal que sirven para desviar el agua de escorrentiacutea proveniente de partes maacutes altas y conducirla controladamente a lugares especiacuteficos ya sean quebradas naturales riacuteos o desaguumles sin que cause dantildeos a predios carreteras o cualquier instalacioacuten que se quiera proteger
22 PROPOSITO Las praacutecticas usuales de conservacioacuten de suelos no tendriacutean eacutexito en un terreno bajo cultivo si la escorrentiacutea de aacutereas situadas en un nivel maacutes alto estaacute contribuyendo a la erosioacuten de dicho terreno El problema se reduce mucho si cada terreno soporta tan soacutelo la accioacuten del agua de lluvia que le cae directamente Para lograr esto el SESA de Cajamarca recurre a la construccioacuten de 1os canales de desviacioacuten los cuales cortan o interceptan la escorrentiacutea de predios maacutes altos y llevan esas aguas a un desaguumle bien protegido o a un estanque pequentildeo de regu1acioacuten diaria impidiendo que causen dantildeos en aacutereas vecinas maacutes bajasCanales de esta clase tambieacuten son uacutetiles para desviar contro1adamente el agua de caacutercavas que se quieren defender edificios y en fin para evitar que la escorrentiacutea de Zonas altas se concentre y cause dantildeos en zona maacutes bajas
23 LUGAR Y CONDICIONES PARA SU APLICACAION1048707 Recomendable en zonas de alta precipitacioacuten yo en donde hay concentracioacuten de escorrentiacutea principalmente en terrenos con pendientes mayores a 20 1048707 Tambieacuten son uacutetiles como medida de saneamiento en terrenos con nivel freaacutetico alto1048707 Deben ser capaces de conducir la escorrentiacutea proveniente de las lluvias de maacutexima intensidad que pueden ocurrir en un periacuteodo de tiempo determinado generalmente 110 antildeos
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1048707 Son maacutes efectivos cuando captan aguas de aacutereas cubiertas de bosques o pastos ya que en tales condiciones no ocurren grandes sedimentaciones en el canal reducieacutendose los costos de mantenimiento
1048707 Deben ser construidos sobre terreno firme cumplir con los miacutenimos requisitos de estabilidad en los taludes y sobre terrenos con profundidad mayor a 020 m para poder construir el talud exterior1048707 Debe reforzarse e1 talud opuesto a la ladera y por supuesto el canal deberaacute disentildearse para cada caso especiacutefico con velocidad permisible que no causen la erosioacuten del lecho y sus riberas1048707 Deben desaguar a lugares bien protegidos contra la erosioacuten por eso su construccioacuten debe comenzar a partir de la desembocadura1048707 Para el tratamiento de una ladera en donde se han previsto dos maacutes canales de desviacioacuten debe empezarse de arriba hacia abajo a fin de evitar concentraciones excesivas de agua en canales previstos para caudales menores1048707 Si se desea desviar aguas de una caacutercava el canal debe ubicarse a una distancia prudencial de la cabecera de la misma buscando terreno firme generalmente a maacutes de tres veces la profundidad de la caacutercava1048707 Si se desea que el canal proteja aacutereas de cultivos limpios contra la escorrentiacutea de partes maacutes altas eacuteste debe situarse a 1a menor distancia que sea posible de la cabecera del terreno a proteger
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Disentildeo de zanjas de infiltracioacuten y acequias de desviacioacuten
III METODOLOGIacuteA DE DISENtildeO DE ZANJAS DE INFILTRACIOacuteN Y CANALES DE DESVIACIOacuteN DE AGUA
Existen obras de conservacioacuten de suelo que aumentan la infiltracioacuten como las zanjas y otras que regulan el flujo hiacutedrico como son los canales de desviacioacuten (Francke et al 1999) El disentildeo de estas obras necesita del anaacutelisis de precipitaciones que estime magnitudes e intensidades de precipitaciones en periacuteodos de tiempos pequentildeos que inciden directamente en la dimensioacuten de las obras a construir Con esta informacioacuten y el detalle de los datos de terreno se determina la escorrentiacutea que deberaacute controlar cada obra de conservacioacuten escorrentiacutea criacutetica tenieacutendose que disentildear de esta manera un canal de desviacioacuten o zanja de infiltracioacuten capaz de trasladarla o retenerla en parte
31 ANAacuteLISIS DE PRECIPITACIONES
La gran escasez de datos pluviomeacutetricos disponibles para cada localidad de nuestro paiacutes hace necesario meacutetodos analiacuteticos de estimacioacuten En especial sobre intensidades o magnitudes de lluvia para duraciones pequentildeasLa informacioacuten pluviomeacutetrica puede ser expresada de dos formas Seguacuten Espiacuteldora (1979) magnitud de lluvia laacutemina de agua (mm) que se produce en un cierto intervalo de tiempo o duracioacuten o intensidad lamina de agua por hora (mmhr) Por ejemplo es posible expresar la magnitud de lluvia de 1036 mm en 10 min en teacuterminos de intensidad que es igual a 6216 mmhr
311 ANAacuteLISIS DE FRECUENCIA
El dimensionamiento de obras de conservacioacuten de suelo debe estar asociado a un periacuteodo de duracioacuten considerando que las obras estaacuten insertas en aacutereas forestadas Su vida uacutetil debe ser no inferior al periacuteodo en el cual la plantacioacuten alcanza una cobertura protectora contra la accioacuten erosiva del agua lluvia Millaacuten (2000) recomienda dimensionar las obras para un periacuteodo de retorno de 10 antildeos entieacutendase periacuteodo de retorno como el intervalo promedio de tiempo dentro del cual cierta magnitud o intensidad de lluvia se iguala o excede una vez Cabe mencionar que el valor reciacuteproco del periacuteodo de retorno es la probabilidad de excedencia Es decir la probabilidad anual de igualar o sobrepasar cierta magnitud del fenoacutemeno en estudio Por ejemplo una zona con una precipitacioacuten maacutexima en 24 horas de 100 mm con periacuteodo de retorno de 10 antildeos significa que cada 10 antildeos se espera la ocurrencia de una lluvia igual o superior Por otra parte existe la probabilidad de excedencia de un 10 anual que se pueda igualar o exceder en 24 horas los 100 mmPara el anaacutelisis de precipitaciones la informacioacuten baacutesica es un registro anual de maacuteximas precipitaciones en 24 horas (X 1 X2 X3helliphellipXn) valor es de entrada para el estudio de lluvias asociadas a un periacuteodo de retorno utilizaacutendose la distribucioacuten de valores extremos o Gumbel
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comuacutenmente usada para anaacutelisis de frecuencia de variables hidroloacutegicas (Monsalve 1999) Por ejemplo Loacutepez et al (1994) propone utilizar esta distribucioacuten en la estimacioacuten de caudales maacuteximos con periacuteodo de retorno asociadoLa distribucioacuten de Gumbel seguacuten Millan (2000) tiene la siguiente funcioacuten de distribucioacuten de probabilidad
y por lo tanto la funcioacuten de densidad de probabilidad es
En directa relacioacuten con el anaacutelisis de frecuencia se encuentra el caacutelculo de los valor es α y β los cuales se obtienen a partir del registro de valores de precipitaciones En primer teacutermino se
obtienen los valor es de μy y σy de tabla seguacuten el nuacutemero de registro de precipitaciones (Tabla Nordm2)
Con estos valores ademaacutes del promedio (x) y desviacioacuten estaacutendar (s) de las maacuteximas precipitaciones anuales se obtienen los valor es de α y β luego de reemplazarlos en las Ecuaciones Nordm 1 y 2
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Obtenidos los paraacutemetros α y β es posible calcular las precipitaciones maacuteximas en 24 horas
(Pmax ) para un periacuteodo de retorno R a partir de la siguiente foacutermula
Siendo Pmax el valor de entrada para la obtencioacuten de valores de magnitud e intensidad de precipitaciones coeficiente duracioacuten estimada duracioacuten de precipitacioacuten
312 ANAacuteLISIS DE MAGNITUDES E INTENSIDADES DE LLUVIA PARA DURACIONES PEQUENtildeAS
Es necesaria la estimacioacuten de valores de magnitudes e intensidades en periacuteodos cortos de tiempo (generalmente igual o menor a 1hora) por cuanto inciden directamente en el aporte maacuteximo de escorrentiacutea que deberaacuten soportar las obras de conservacioacuten de suelo
3121 Coeficientes de duracioacutenPara estimaciones de magnitudes e intensidades de precipitacioacuten en periacuteodos de tiempo pequentildeo a partir de precipitaciones en 24 horas se utilizan los coeficientes de duracioacuten propuestos por Espiacuteldora definidos como el cociente entre la precipitacioacuten caiacuteda en ldquotrdquo min y la precipitacioacuten correspondiente en 1 hora asociadas a un mismo periacuteodo de retorno
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Disentildeo de zanjas de infiltracioacuten y acequias de desviacioacuten
Por ejemplo si queremos obtener la precipitacioacuten ocurrida en 10 minutos a partir de la ocurrencia de una precipitacioacuten de 30 mm en 1 hora primero debemos obtener el coeficiente de duracioacuten en este caso de 04 para 10 minutos (Tabla Nordm 3 valor que tambieacuten puede ser obtenido del Fig Nordm1) Por lo tanto la magnitud de precipitacioacuten en 10 minutos es 12 mm deducida de la ecuacioacuten Nordm4
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Disentildeo de zanjas de infiltracioacuten y acequias de desviacioacuten
La curva de intensidad duracioacuten y frecuencia estimada por Espiacuteldora (Bonelli 1986) y las calculadas con posterioridad por Varas y Saacutenchez con un nuacutemero superior de datos pluviomeacutetricos tienen diferencias significativas en los coeficientes de duracioacuten para 24 horas (Cdt 24hr) Espiacuteldora 404 y Varas y Saacutenchez 645 diferencia superior al 60 Bonelli (1986) explica que las estimaciones a partir del valor propuesto por Espiacuteldora exceden a las precipitaciones reales en la mayoriacutea de los casos Ante esta situacioacuten se recomienda utilizar un coeficiente de duracioacuten intermedio (Montt 1 i 2002) Es decir 49 valor estimado a partir de la foacutermula de Grunsky
3122 Caacutelculo de magnitudes e intensidades de lluvias
Conocida la precipitacioacuten en 24 horas (Pmax) asociada a un periacuteodo de retorno R (Seccioacuten 311 Ecuacioacuten Nordm 3) se determina la magnitud e intensidad de la precipitacioacuten para un tiempo t con el mismo Periacuteodo de Retorno R a partir de las siguientes ecuaciones
Los valores de magnitud e intensidad obtenidos precedentemente a partir de las ecuaciones anteriores originaran la curva de intensidad duracioacuten y frecuencia
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Disentildeo de zanjas de infiltracioacuten y acequias de desviacioacuten
32 DISENtildeO DE CANALES DE DESVIACIOacuteN
Un canal debe ser capaz de encauzar las aguas vertidas en eacutel originadas de la maacutexima escorrentiacutea que pueda ocurrir en el aacuterea de impluvio en un tiempo determinado escorrentiacutea criacutetica (Suaacuterez de Castro 1979)
321 CAacuteLCULO DE ESCORRENTIacuteA CRIacuteTICA
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La escorrentiacutea que deberaacute evacuar el canal de desviacioacuten dependeraacute de La maacutexima intensidad de lluvias que puedan ocurrir en un periacuteodo y tiempo determinados Caracteriacutestica de las ver tientes (pendiente cubierta vegetal suelo etc) Extensioacuten de la ladera (aacuterea de impluvio)
La escorrentiacutea criacutetica se puede calcular a partir de la siguiente formula (Suaacuterez de Castro 1978 Morales 1995)
Coeficiente de Escorrentiacutea (C) Seguacuten Monsalve (1999)Coeficiente de escorrentiacutea se define como la relacioacuten entre el volumen de escorrentiacutea superficial total y el volumen total de agua precipitada en un intervalo de tiempo dado (Tabla Nordm4) Al respecto sentildeala Chow (1994) que el coeficiente de escorrentiacutea (C) es la variable menos precisa para el caacutelculo de la escorrentiacutea criacutetica La certeza del valor tabla dependeraacute de la experiencia en terreno de quien disentildee las obras de conservacioacuten
Intensidad criacutetica de las precipitaciones (I)
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Definida como la maacutexima intensidad que puede ocurrir en un tiempo igual al tiempo de concentracioacuten entieacutendase tiempo de concentracioacuten seguacuten Suaacuterez de Castro (1979) como el tiempo que ocupa una gota de agua en moverse desde la par te maacutes lejana de la ver tiente hasta el desaguumle (ver Fig Nordm 3) El tiempo de concentracioacuten puede estimarse por medio de la ecuacioacuten Nordm 8 o 9 o Fig Nordm 4
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Conocido el tiempo de concentracioacuten (T c) para el canal a disentildear se debe obtener el valor de intensidad criacutetica (I) para el caacutelculo de la escorrentiacutea criacutetica con un tiempo (t) igual al tiempo de concentracioacuten (Tc)
322 ESPECIFICACIONES TEacuteCNICAS DE DISENtildeO DEL CANAL
Un canal de desviacioacuten adecuado debe contener la escorrentiacutea criacutetica (Seccioacuten 321 Ecuacioacuten Nordm7) y seguacuten el terreno conducir el caudal a una velocidad menor que la maacutexima permitida para que la estructura del canal no se socave Obtenida la escorrentiacutea criacutetica y maacutexima velocidad permitida se determina el aacuterea miacutenima que deberaacute poseer la seccioacuten transversal a partir de la cual el canal podraacute cumplir con las caracteriacutesticas anteriormente sentildealadas
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Maacutexima velocidad del aguaSeguacuten Suaacuterez de Castro depende de la naturaleza del material en el cual se construye el canal (Tabla Nordm6)
Aacuterea miacutenimaEl disentildeo de un canal de desviacioacuten requiere de una serie de iteraciones a partir de una seccioacuten transversal del canal la cual como miacutenimo debiera tener una superficie igual a la calculada seguacuten Ecuacioacuten Nordm10
323 DISENtildeO SECCIOacuteN TRANSVERSAL
Una vez conocidas las especificaciones de escorrentiacutea criacutetica maacutexima velocidad permitida y aacuterea miacutenima se deberaacute realizar una serie de iteraciones de sucesivas secciones transversales a fin de encontrar aquella seccioacuten que sea capaz de trasladar de manera segura el caudal para el cual se disentildea Para este fin se propone una metodologiacutea descrita a continuacioacuten
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1 Seleccioacuten de aacuterea para la primera iteracioacuten Se recomienda utilizar un aacuterea igual o superior al aacuterea miacutenima de disentildeo (Ec Nordm 10)
2 Determinacioacuten de paraacutemetros de la seccioacuten transversal base y taludes seguacuten experiencia de terreno
3 Caacutelculo de los paraacutemetros de altura (H ecuacioacuten Nordm 11) ancho superior (as Ecuacioacuten Nordm 12)
longitud de taludes inferior y superior ( Linf y Lsup Ecuaciones Nordm 13 y Nordm14) y radio hidraacuteulico ( r Ecuacioacuten Nordm15)
4 Asignacioacuten de pendiente del canal (seguacuten experiencia en terreno) y determinacioacuten de un coeficiente de rugosidad (n Tabla Nordm8)
5 Caacutelculo del caudal y velocidad de transporte del canal (Ecuaciones Nordm 17 y 18 respectivamente)
6 Realizacioacuten de test de control de las especificaciones teacutecnicas del canal (Seccioacuten Nordm 325)
7 Si el canal no satisface las especificaciones teacutecnicas se procede a un nuevo disentildeo seguacuten las opciones- modificacioacuten de la pendiente para luego realizarse nuevamente el test de control- modificacioacuten de la seccioacuten transversal (se recomienda un aumento de un orden del 5-10 respecto a la uacuteltima iterada) volviendo a la secuencia a partir del punto Nordm2 de esta seccioacuten
Aprobadas las condicionantes teacutecnicas y el test de control de calidad de disentildeo el perfil del canal podraacute ser implementado en terreno
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Caacutelculo de los componentes de la seccioacuten transversal
Los datos de entrada para el disentildeo del canal son los siguientes
AacuteREA (Ac) Aacuterea de disentildeo Se recomienda utilizar como primera iteracioacuten el aacuterea miacutenima de disentildeo (A min Ecuacioacuten Nordm 10) o una levemente superior y aumentar en cada iteracioacuten entre un 5 - 10 hasta encontrar el disentilde0 adecuado
BASE (b) Valor predefinido normalmente igual a 02 m
TALUD INFERIOR Y SUPERIOR Entieacutendase taludes la inclinacioacuten que poseen las paredes laterales del canal y las cuales se expresan en forma de proporcioacuten en donde 1 Z se representa de la siguiente manera
Importante en la determinacioacuten de los taludes del canal es que eacutestos sean adecuados para cada tipo de suelo de modo que el canal no se desmorone (Zinf - Zsup) Se debe tener cuidado de manera especial en obras de conservacioacuten desarrolladas en suelos de texturas livianas (arenosas) construyeacutendose con taludes mayores (ver recomendaciones hechas por el Ministerio de Obras Puacuteblicas para canales de drenaje o proteccioacuten de carreteras Tabla Nordm 7)
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Se debe considerar que para una misma seccioacuten transversal aqueacutella que posea el mayor radio hidraacuteulico (proporcioacuten entre el aacuterea transversal Ac y el periacutemetro mojado Fig Nordm5) es la seccioacuten capaz de trasladar el mayor caudal
Una vez calculada la altura se procede al caacutelculo de las siguientes componentes de la seccioacuten transversal del canal
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Opcionalmente para comprobar si los caacutelculos de los paraacutemetros de la seccioacuten transversal si fueron bien efectuados se recomienda calcular el aacuterea de la seccioacuten transversal con la ecuacioacuten Nordm 16 que debiera ser igual al aacuterea de disentildeo Ac
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324 CAPACIDADES DEL CANAL DISENtildeADO
Una vez disentildeada la seccioacuten transversal del canal es asignada una pendiente para el canal y se determina el coeficiente de rugosidad del canal que corresponde a las condiciones de terreno (n seguacuten Tabla Nordm8) Con estos valores se calcula la velocidad y el caudal que transportaraacute el canal por medio de las ecuaciones de Manning descritas a continuacioacuten
325 TEST DE CONTROL DE ESPECIFICACIONES TEacuteCNICAS DEL CANAL
Obtenidos los valor es del caudal y velocidad se verifica si el disentildeo del canal se encuentra realizado en concordancia con las especificaciones teacutecnicas (Seccioacuten 322) De no ser asiacute se deberaacute realizar un nuevo disentildeo (modificando la pendiente yo la seccioacuten transversal) que deberaacute someterse nuevamente a verificacioacuten Asiacute sucesivamente hasta encontrar el disentildeo adecuado
CONDICIONANTES TEacuteCNICAS De esta forma el disentildeo de un canal deberaacute cumplir con las siguientes caracteriacutesticas
bull
Aacuterea del canal sea mayor o igual que el aacuterea miacutenima (Amin Qesc Vmax en donde Qesc
escorrentiacutea criacutetica Ecuacioacuten Nordm 7 y Vmax Velocidad maacutexima permitida Tabla Nordm6)
Ac (Ecuacion Nordm16) gt= Amin (Ecuacioacuten Nordm10)
bull Escorrentiacutea criacutetica (Qesc Ecuacioacuten Nordm 7) sea menor que el caudal Qc determinado para el canal disentildeado (Ecuacioacuten Nordm 17)
Qc (Ecuacioacuten Nordm 17) gt= Qesc (Ecuacioacuten Nordm 7)
bull La velocidad del flujo del canal (Ver Ecuacioacuten Nordm 18) sea menor que la velocidad maacutexima permitida seguacuten las caracteriacutesticas del canal disentildeado (Vmax Tabla Nordm 6)
Vc (Ecuacioacuten Nordm 18) lt= Vmax (Tabla Nordm 6)
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33 DISENtildeO DE SISTEMA DE ZANJAS DE INFILTRACIOacuteN
Seguacuten Millaacuten 2000 cada zanja de infiltracioacuten debe contener la totalidad del escurrimiento superficial para una determinada precipitacioacuten de disentildeo El autor considera el caacutelculo de la precipitacioacuten efectiva (Pe) como estimador de esta escorrentiacutea Esta situacioacuten soacutelo se cumple en forma praacutectica en suelos no saturadosCalculada la precipitacioacuten efectiva (Ecuacioacuten Nordm 19 Seccioacuten nordm 331) se pueden considerar dos opciones en el disentildeo de un sistema de zanjas de infiltracioacuten
a) A partir de un aacuterea predeterminado de la seccioacuten transversal Por lo tanto definidas sus componentes (base b altura H ancho superior as talud superior e inferior Zsup y zinf
longitudes de talud superior e inferior Lsup y Linf Fig Nordm5) y largo de una zanja se determina el distanciamiento entre ellas
b) A partir de un distanciamiento entre zanjas predeterminado (asociado por ejemplo a un esquema de plantacioacuten) se determina el aacuterea de la seccioacuten transversal y posteriormente se calculan sus componentes (base b altura H ancho superior as talud superior e inferior Zsup y
Zinf longitudes de talud superior e inferior Lsup y Linf Fig Nordm5)
331 CAacuteLCULO DE PRECIPITACIOacuteN EFECTIVA
Antes es necesario especificar el concepto precipitacioacuten efectiva P e Baacutesicamente es la diferencia entre la lluvia caiacuteda y el agua infiltrada Es decir el agua escurrida en un sistema de zanja corresponderaacute a la escorrentiacutea proveniente del aacuterea impluvio de la zanja (Fig Nordm5)Para el caacutelculo de la precipitacioacuten efectiva se requieren del siguiente procedimiento
Maacutexima precipitacioacuten en una hora con un periacuteodo de retorno de 10 antildeos valor calculado del anaacutelisis de las precipitaciones descritas en la Seccioacuten Nordm 31
Obtencioacuten del coeficiente de escorrentiacutea a partir de las caracteriacutesticas de terreno (Tabla Nordm 4)
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332 CAacuteLCULO DEL DISTANCIAMIENTO ENTRE ZANJAS A PARTIR DE UNA SUPERFICIE DE LA SECCIOacuteN TRANSVERSAL PREDETERMINADA
Como valores de entrada se necesitan precipitacioacuten efectiva (P e) y dimensiones de la zanja (largo superficie de seccioacuten transversal por lo tanto todos los componentes de la seccioacuten transversal es decir base altura ancho superior taludes inferior y superior) Para este anaacutelisis seraacute considerado sistema de zanja distribuido en tres tresbolillo como el descrito a continuacioacuten
Caacutelculo del distanciamiento entre zanjas
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333 CAacuteLCULO SUPERFICIE SECCIOacuteN TRANSVERSAL DE LA ZANJA A PARTIR DE DISTANCIAMIENTO PREDETERMINADO ENTRE ZANJAS
En este segundo caso se busca obtener las dimensiones de la zanja que sea capaz de retener la escorrentiacutea que recibiraacute del aacuterea de impluvio resultante del distanciamiento predeterminado (Fig Nordm 5)Como el valor es de entrada para el caacutelculo del aacuterea de la seccioacuten transversal se necesita la precipitacioacuten efectiva (P e) y distanciamiento entre zanja (D Fig Nordm7)
Una vez conocida la superficie de la seccioacuten transversal se calculan sus paraacutemetros teniendo en consideracioacuten como valor es de referencia las recomendaciones sobre taludes (Tabla Nordm 7) y adecuaacutendose a las restricciones legales
34 DISENtildeO DE LA SECCIOacuteN TRANSVERSAL DE LA ZANJA DE INFILTRACIOacuteN
A partir del aacuterea de la seccioacuten transversal de la zanja (ecuacioacuten Nordm 9) se procede a su disentildeo que requiere como valores de entrada base (b) taludes (Zinf y Zsup) datos asignados en forma arbitraria extraiacutedos de la experiencia en ter reno Con esta informacioacuten se determinan los demaacutes componentes de la seccioacuten transversal mediante las siguientes ecuaciones
Altura seccioacuten transversal H (Ecuacioacuten Nordm 11)
Ancho superior seccioacuten transversal as (Ecuacioacuten Nordm 12)
Longitud del talud inferior Linf (Ecuacioacuten Nordm 13)
Longitud del talud superior Lsup (Ecuacioacuten Nordm 14)
Obtenidos los resultados anteriores se podraacute construir la matriz de la zanja que maacutes tarde podraacute ser ejecutada en terreno
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35 RECOMENDACIONES GENERALES
En el disentildeo de canales y zanjas es recomendable sobredimensionar la capacidad de estas obras de evacuacioacuten e infiltracioacuten respectivamente teniendo presente que el disentildeo no considera mayor mente suelos saturados y guardando el debido equilibrio entre beneficio y costo
En consideracioacuten a los diferentes tipos de suelos que podemos encontrar es recomendable tener este factor en cuenta a la hora de determinar los taludes ya que una mala determinacioacuten de eacutestos tendriacutea como consecuencia el socavamiento de sus paredes laterales
Debido a los accidentes topograacuteficos del microrelieve la distribucioacuten espacial de las obras en terreno se ve en la praacutectica alterada seriamente Per o a pesar de estas dificultades debiera siempre propenderse a conformar unidades sistematizadas lo maacutes homogeacutenea posible de acuerdo al disentildeo original (zanjas Fig Nordm 7 canales Fig Nordm 3) Entieacutendase como unidad sistematizada la conformada por una aacuterea de captacioacuten de aguas lluvias (aacuterea de impluvio) y un aacuterea de recepcioacuten correspondiente a la obra misma
El correcto funcionamiento y mantenimiento de cada obra de conservacioacuten estaraacuten directamente relacionados con su vida uacutetil ya que procesos como la sedimentacioacuten reducen su capacidad de evacuar o retener escorrentiacutea superficial seguacuten sea el caso disminuyendo por ende el periacuteodo de retorno para el cual fueron construidas
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36 EJEMPLOS APLICACIOacuteN
361 Disentildeo de acequias de desviacioacuten
Se desea defender un tramo de carretera contra la escorrentiacutea superficial que produce una zona de ladera mediante un canal de desviacioacuten revestido de acuerdo con los datos de la siguiente figura La zona del proyecto se encuentra a 2700 msnm en la carretera de Cajamarca - Cumbe Mayo
Tabla A
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Tabla B
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Tabla c
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1 Descarga maacutexima de disentildeoCalcularemos para cada tramo de la figura
ordm Primer tramo (400 m) Bosque 15 pendiente longitud 400 m A = 8 Ha
calculloo de tiempo de concentracion TcTc = Tc1 + Tc2 = (Longitud del tramo)(velocidad ponderada + longitud del tramo)(velocidad maxima erosiva) las velocidades se estiman apartir de la Tabla ATc = 400(1460) + 400(1560) = 92 min
Con este valor se va a la Tabla B para estimar el valor de la intensidad maacutexima con una frecuencia de 10 antildeos
Imax = 70 mmh
El coeficiente de escorrentiacutea (C) se estima a partir de la Tabla C C 1deg tramo= C1 + C2 + C2 = 30 + 20+ 10 +15 = 75
Descarga maacutexima de disentildeo primer tramoQtramo1 = CIA360 = 075708360 = 117 m3s
ordm Segundo tramo (300 m) cultivo en limpio 15 pendiente longitud 400 m A = 4Ha + 2Ha = 6 Ha
calculo de tiempo de concentracion TcTc = Tc2 + Tc2-3 = (Longitud del tramo)(velocidad ponderada + longitud del tramo)(velocidad maxima erosiva) las velocidades se estiman apartir de la Tabla ATc = 92 + 300(1560) = 125 min
Con este valor se va a la Tabla B para estimar el valor de la intensidad maacutexima con una frecuencia de 10 antildeos
Imax = 625 mmh
El coeficiente de escorrentiacutea (C) se estima a partir de la Tabla CPasto natural 4Ha 20 de pendiente C = 30 + 20 + 10 + 15 = 75 entonces 754=300
Cultivo en limpio 2Ha 10 de pendiente C = 20 + 10 + 15 + 10 = 55 entonces 552=110
C2deg tramo = (300 + 110)6 = 68
C promedio tramo 1deg y 2deg = (758 + 686)14 = 72
Descarga maacutexima de disentildeo primer tramo A=8+6=14 HaQtramo2 = CIA360 = 072625360 = 175 m3s
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362 Disentildeo de zanjas de infiltracioacutenA) REGISTROS PLUVIOMETRICOS
Del anaacutelisis de precipitaciones de la Estacioacuten Weberbauer situada a 2536 msnm en la frontera centro oriental del aacutembito del SESA - Cajamarca se tienen los siguientes registros de lluvia maacutexima diarias
B ANAacuteLISIS DE FRECUENCIAS Y PERIODOS DE RETORNO
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Los datos de la columna (d) son graficados en papel de probabilidades Gumbel o se encuentra la distribucioacuten Lluvia Maacutexima Diaria Vs Tr en forma analiacutetica (ver Praacutectica coacutedigo H-2 Anaacutelisis de Tormenta Curvas Intensidad-Frecuencia-Duracioacuten)
Lluvia de Disentildeo = Lluvia Maacutexima Diaria para 10 antildeos de Retorno = 427 mm
C CONVERSIOacuteN DE LA LLUVIA MAacuteXIMA DIARIA A ESCORRENTIacuteASUPERFICIAL
No toda la lluvia que cae se convierte en escorrentiacutea superficial previamente se debe descontar la laacutemina que infiltra Una manera praacutectica de llegar a la lluvia o laacutemina que produce escorrentiacutea superficial es usando el meacutetodo SCS 1956 en donde se relacionan la altura total de lluvia caiacuteda con la que realmente produce escorrentiacutea Este meacutetodo se usa en combinacioacuten con las curvas nuacutemero La mayoriacutea de los suelos del aacutembito de accioacuten del SE5A son laderas empinadas con baja capacidad de infiltracioacuten superficiales con pastos naturales muy pobres que dan escasa cobertura cuando no son suelos sometidos a cultivos anuales Se asume estas condiciones extremas a fin de lograr un dimensionamiento conservador de las acequias de infiltracioacuten CN=875 por supuesto que se pueden aplicar condiciones maacutes favorables en suelos bien manejados y con usos adecuados a su capacidad para obtener disentildeos especiacuteficos en parcelas localesEntrando en la Fig NB 14 con P == 427 mm y CN = 875 hallamos Q = 175 mm de escorrentiacuteaEsto significa que la lluvia maacutexima diaria con 10 antildeos de frecuencia produciraacute 175 mm de escorrentiacutea oacute 175 m Ha oacute 00175 m m2
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D SECCIOacuteN DE ACEQUIA STANDARD Y ESPACIAMIENTO MAacuteXIMO
Adoptando la seccioacuten trapecial mostrada en la figura con un tirante de agua de 040 metros(que es tambieacuten la altura de los tabiques) tendremos una seccioacuten hidraacuteulica de 032 m2En 100 ml de acequia seraacuten 32 m3
Aacuterea de recoleccioacuten Maacutexima por Acequia de 100 ml = 3200175 = 1829 m2 Espaciamiento Maacuteximo = (1829m2)100m = 183m
Si seleccionamos con fines praacutecticos un espaciamiento maacuteximo de 20 m el incremento de volumen en la acequia representa 003 m de elevacioacuten en el tirante de agua lo cual no tiene importancia si hemos dimensionado las acequiase con un borde libre de 010 m Tambieacuten se debe tener en cuenta la longitud de la pendiente que debe ser menor cuanto mayor es la gradiente del terreno
IV CONSTRUCCIOacuteN DE ZANJAS DE INFILTRACIOacuteN
iquestQUE MATERIALES Y HERRAMIENTAS SE NECESITAN PARA CONSTRUIR LAS ZANJAS DE INFILTRACIOacuteN Los materiales a utilizarse son los siguientes
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iquestCOMO FUNCIONA LA ZANJA DE INFILTRACIOacuteN
El agua que se acumula en la zanja se infiltra al suelo y da humedad a las plantas situadas en la parte baja de la zanja La zanja de infiltracioacuten ayuda a las plantitas a tener maacutes agua en los periacuteodos con poca lluvia dando agua y vida
iquestDOacuteNDE CONSTRUIR LAS ZANJAS DE INFILTRACIOacuteN
Es lo maacutes recomendable construir las zanjas de infiltracioacuten en TERRENOS DE PASTIZALES SOBRE TODO EN LA PARTE SUPERIOR DE TERRENOS SECOS
Ademaacutes las zanjas de infiltracioacuten funcionan mejor cuando se construyen en LAS PARTES MAacuteS INCLINADAS DEL TERRENO
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LA CONSTRUCCIOacuteN DE LAS ZANJAS DE INFILTRACIOacuteN
Para construir las zanjas de infiltracioacuten seguimos 6 pasos
PASO 1Con el nivel en ldquoArdquo marcamos las liacuteneas sin caiacuteda donde queremos construir las zanjas de infiltracioacuten
PASO 2Sobre la liacutenea sin caiacuteda se marcan las zanjas de infiltracioacuten tomando en cuenta el largo y ancho de la zanja asiacute como la distancia entre zanjasLargo de la zanja 2 metros (2 pasos)Ancho de la zanja 40 centiacutemetros (2 cuartas)Ancho del tabique 40 centiacutemetros (2 cuartas)
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PASO 3Se excava la zanja hasta una profundidad de 40 cm Luego se ensancha la parte superior para evitar que caigan las paredes (o taludes) de la zanja
PASO 4La tierra que se saca de la zanja de infiltracioacuten debe depositarse en la parte baja de la zanja formando un pequentildeo camelloacutenOJOSe debe depositar la tierra no muy cerca de la zanja sino a unos 20 centiacutemetros (1 cuarta) de distancia para que la tierra no caiga otra vez en la zanja
PASO 5
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El espacio que hay entre una y otra zanja de infiltracioacuten tambieacuten debe excavarse hasta una profundidad de 10 centiacutemetros (una tacuteajlla)
Esto es importante porque permitiraacute que el agua de una zanja llena pueda pasar a otra zanja llenando asiacute todas las zanjas por igual
PASO 6Es bueno plantar pastos sobre los camellones para que estos sean maacutes fuertes y puedan aguantar mucho tiempo
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EL MANTENIMIENTODE LAS ZANJAS DE INFILTRACIOacuteN
Con cada tormenta de lluvia las zanjas de infiltracioacuten se llenan con tierra y restos de plantas
OJOiexclCuando estaacute llena la zanja de infiltracioacuten ya no puede acumular agua El material acumulado (lama) en la zanja contiene el suelo maacutes feacutertil de tus terrenosDebemos realizar el mantenimiento de la zanja de infiltracioacuten para asegurar su buen funcionamiento La zanja se limpia sacando la lama acumulada esta se lleva nuevamente a los terrenos iexclDe esta manera se aprovecha la lama
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iexclRecuerdaSi sacas el sedimento o lama la zanja acumula maacutes agua EntoncesEl mantenimiento debe realizarse permanentemente y sobre todo cuando la zanja se haya llenado
iexclCUIDADOAmigo agricultor En lo posible tienes que evitar que los animales entren en las zanjas de infiltracioacuten porque pueden derrumbar los costados de las zanjas y comer los pastos que protegen los camellones Tuacute has invertido tiempo y trabajo en la construccioacuten de las zanjas de infiltracioacuten entonces iexclno permitas que tu trabajo sea destruido
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INDICE
Tema Paacutegina
Introduccioacuten y objetivoshelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 1
Generalidades y caracteriacutesticas de zanjas de infiltracioacuten y acequias de infiltracioacutenhelliphelliphelliphelliphelliphellip2-5
Metodologiacutea de disentildeo de zanjas de infiltracioacuten y canales de desviacioacuten de aguahelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip6-11
Disentildeo de canales de desviacioacutenhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 11-20
disentildeo de sistema de zanjas de infiltracioacutenhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip21-23
Recomendaciones generaleshelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 24
Ejemplo de disentildeo de acequias de desviacioacutenhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 25-31
Ejemplo de disentildeo de zanjas de infiltracioacutenhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip32-34
Construccioacuten de zanjas de infiltracioacutenhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip34-40
Bibliografiacuteahelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip41
Iacutendicehelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip42
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14 Campos de aplicacioacuten
a) Las zanjas de infiltracioacuten se adaptan a zonas de baja o moderada precipitacioacuten la que generalmente no exceda de 800mm anuales
b) Son muy apropiados en zonas altas de las laderas empinadas aacutereas donde los suelos son aptos para pastos naturales o forestales favoreciendo directamente esta vegetacioacuten posibilitan ademaacutes una zona de recarga o de ldquoproduccioacuten de aguardquo en beneficio de la zonas media y baja lugares en los que como consecuencia se incrementaraacuten los manantiales o puquiales tanto en nuacutemero como en volumen de escurrimiento
c) Son aplicables en terrenos con pendientes entre 2 y 12 aptos para cultivos anuales siempre que no haya peligro de anegamiento (que tengan buenas condiciones de drenaje natural)
d) En terrenos de 12 a 50 de pendiente resulta apropiada esta praacutectica para suelos en los que implantaraacuten cultivos semipermanentes y de grano baacutesico
e) En general se recomienda esta praacutectica para suelos permeables donde el agua se infiltra faacutecilmente y no produciraacute aniegos en los cultivos sin embargo se han logrado buenos resultados en suelos menos permeables si se proyectan las acequias adecuadamente teniendo en cuenta el uso al que se destinara el suelo y la intensidad de las precipitaciones
II ACEQUIAS DE DESVIACION
21 DEFINICIOacuteN Son canales generalmente de seccioacuten trapezoidal que sirven para desviar el agua de escorrentiacutea proveniente de partes maacutes altas y conducirla controladamente a lugares especiacuteficos ya sean quebradas naturales riacuteos o desaguumles sin que cause dantildeos a predios carreteras o cualquier instalacioacuten que se quiera proteger
22 PROPOSITO Las praacutecticas usuales de conservacioacuten de suelos no tendriacutean eacutexito en un terreno bajo cultivo si la escorrentiacutea de aacutereas situadas en un nivel maacutes alto estaacute contribuyendo a la erosioacuten de dicho terreno El problema se reduce mucho si cada terreno soporta tan soacutelo la accioacuten del agua de lluvia que le cae directamente Para lograr esto el SESA de Cajamarca recurre a la construccioacuten de 1os canales de desviacioacuten los cuales cortan o interceptan la escorrentiacutea de predios maacutes altos y llevan esas aguas a un desaguumle bien protegido o a un estanque pequentildeo de regu1acioacuten diaria impidiendo que causen dantildeos en aacutereas vecinas maacutes bajasCanales de esta clase tambieacuten son uacutetiles para desviar contro1adamente el agua de caacutercavas que se quieren defender edificios y en fin para evitar que la escorrentiacutea de Zonas altas se concentre y cause dantildeos en zona maacutes bajas
23 LUGAR Y CONDICIONES PARA SU APLICACAION1048707 Recomendable en zonas de alta precipitacioacuten yo en donde hay concentracioacuten de escorrentiacutea principalmente en terrenos con pendientes mayores a 20 1048707 Tambieacuten son uacutetiles como medida de saneamiento en terrenos con nivel freaacutetico alto1048707 Deben ser capaces de conducir la escorrentiacutea proveniente de las lluvias de maacutexima intensidad que pueden ocurrir en un periacuteodo de tiempo determinado generalmente 110 antildeos
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1048707 Son maacutes efectivos cuando captan aguas de aacutereas cubiertas de bosques o pastos ya que en tales condiciones no ocurren grandes sedimentaciones en el canal reducieacutendose los costos de mantenimiento
1048707 Deben ser construidos sobre terreno firme cumplir con los miacutenimos requisitos de estabilidad en los taludes y sobre terrenos con profundidad mayor a 020 m para poder construir el talud exterior1048707 Debe reforzarse e1 talud opuesto a la ladera y por supuesto el canal deberaacute disentildearse para cada caso especiacutefico con velocidad permisible que no causen la erosioacuten del lecho y sus riberas1048707 Deben desaguar a lugares bien protegidos contra la erosioacuten por eso su construccioacuten debe comenzar a partir de la desembocadura1048707 Para el tratamiento de una ladera en donde se han previsto dos maacutes canales de desviacioacuten debe empezarse de arriba hacia abajo a fin de evitar concentraciones excesivas de agua en canales previstos para caudales menores1048707 Si se desea desviar aguas de una caacutercava el canal debe ubicarse a una distancia prudencial de la cabecera de la misma buscando terreno firme generalmente a maacutes de tres veces la profundidad de la caacutercava1048707 Si se desea que el canal proteja aacutereas de cultivos limpios contra la escorrentiacutea de partes maacutes altas eacuteste debe situarse a 1a menor distancia que sea posible de la cabecera del terreno a proteger
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III METODOLOGIacuteA DE DISENtildeO DE ZANJAS DE INFILTRACIOacuteN Y CANALES DE DESVIACIOacuteN DE AGUA
Existen obras de conservacioacuten de suelo que aumentan la infiltracioacuten como las zanjas y otras que regulan el flujo hiacutedrico como son los canales de desviacioacuten (Francke et al 1999) El disentildeo de estas obras necesita del anaacutelisis de precipitaciones que estime magnitudes e intensidades de precipitaciones en periacuteodos de tiempos pequentildeos que inciden directamente en la dimensioacuten de las obras a construir Con esta informacioacuten y el detalle de los datos de terreno se determina la escorrentiacutea que deberaacute controlar cada obra de conservacioacuten escorrentiacutea criacutetica tenieacutendose que disentildear de esta manera un canal de desviacioacuten o zanja de infiltracioacuten capaz de trasladarla o retenerla en parte
31 ANAacuteLISIS DE PRECIPITACIONES
La gran escasez de datos pluviomeacutetricos disponibles para cada localidad de nuestro paiacutes hace necesario meacutetodos analiacuteticos de estimacioacuten En especial sobre intensidades o magnitudes de lluvia para duraciones pequentildeasLa informacioacuten pluviomeacutetrica puede ser expresada de dos formas Seguacuten Espiacuteldora (1979) magnitud de lluvia laacutemina de agua (mm) que se produce en un cierto intervalo de tiempo o duracioacuten o intensidad lamina de agua por hora (mmhr) Por ejemplo es posible expresar la magnitud de lluvia de 1036 mm en 10 min en teacuterminos de intensidad que es igual a 6216 mmhr
311 ANAacuteLISIS DE FRECUENCIA
El dimensionamiento de obras de conservacioacuten de suelo debe estar asociado a un periacuteodo de duracioacuten considerando que las obras estaacuten insertas en aacutereas forestadas Su vida uacutetil debe ser no inferior al periacuteodo en el cual la plantacioacuten alcanza una cobertura protectora contra la accioacuten erosiva del agua lluvia Millaacuten (2000) recomienda dimensionar las obras para un periacuteodo de retorno de 10 antildeos entieacutendase periacuteodo de retorno como el intervalo promedio de tiempo dentro del cual cierta magnitud o intensidad de lluvia se iguala o excede una vez Cabe mencionar que el valor reciacuteproco del periacuteodo de retorno es la probabilidad de excedencia Es decir la probabilidad anual de igualar o sobrepasar cierta magnitud del fenoacutemeno en estudio Por ejemplo una zona con una precipitacioacuten maacutexima en 24 horas de 100 mm con periacuteodo de retorno de 10 antildeos significa que cada 10 antildeos se espera la ocurrencia de una lluvia igual o superior Por otra parte existe la probabilidad de excedencia de un 10 anual que se pueda igualar o exceder en 24 horas los 100 mmPara el anaacutelisis de precipitaciones la informacioacuten baacutesica es un registro anual de maacuteximas precipitaciones en 24 horas (X 1 X2 X3helliphellipXn) valor es de entrada para el estudio de lluvias asociadas a un periacuteodo de retorno utilizaacutendose la distribucioacuten de valores extremos o Gumbel
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comuacutenmente usada para anaacutelisis de frecuencia de variables hidroloacutegicas (Monsalve 1999) Por ejemplo Loacutepez et al (1994) propone utilizar esta distribucioacuten en la estimacioacuten de caudales maacuteximos con periacuteodo de retorno asociadoLa distribucioacuten de Gumbel seguacuten Millan (2000) tiene la siguiente funcioacuten de distribucioacuten de probabilidad
y por lo tanto la funcioacuten de densidad de probabilidad es
En directa relacioacuten con el anaacutelisis de frecuencia se encuentra el caacutelculo de los valor es α y β los cuales se obtienen a partir del registro de valores de precipitaciones En primer teacutermino se
obtienen los valor es de μy y σy de tabla seguacuten el nuacutemero de registro de precipitaciones (Tabla Nordm2)
Con estos valores ademaacutes del promedio (x) y desviacioacuten estaacutendar (s) de las maacuteximas precipitaciones anuales se obtienen los valor es de α y β luego de reemplazarlos en las Ecuaciones Nordm 1 y 2
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Obtenidos los paraacutemetros α y β es posible calcular las precipitaciones maacuteximas en 24 horas
(Pmax ) para un periacuteodo de retorno R a partir de la siguiente foacutermula
Siendo Pmax el valor de entrada para la obtencioacuten de valores de magnitud e intensidad de precipitaciones coeficiente duracioacuten estimada duracioacuten de precipitacioacuten
312 ANAacuteLISIS DE MAGNITUDES E INTENSIDADES DE LLUVIA PARA DURACIONES PEQUENtildeAS
Es necesaria la estimacioacuten de valores de magnitudes e intensidades en periacuteodos cortos de tiempo (generalmente igual o menor a 1hora) por cuanto inciden directamente en el aporte maacuteximo de escorrentiacutea que deberaacuten soportar las obras de conservacioacuten de suelo
3121 Coeficientes de duracioacutenPara estimaciones de magnitudes e intensidades de precipitacioacuten en periacuteodos de tiempo pequentildeo a partir de precipitaciones en 24 horas se utilizan los coeficientes de duracioacuten propuestos por Espiacuteldora definidos como el cociente entre la precipitacioacuten caiacuteda en ldquotrdquo min y la precipitacioacuten correspondiente en 1 hora asociadas a un mismo periacuteodo de retorno
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Por ejemplo si queremos obtener la precipitacioacuten ocurrida en 10 minutos a partir de la ocurrencia de una precipitacioacuten de 30 mm en 1 hora primero debemos obtener el coeficiente de duracioacuten en este caso de 04 para 10 minutos (Tabla Nordm 3 valor que tambieacuten puede ser obtenido del Fig Nordm1) Por lo tanto la magnitud de precipitacioacuten en 10 minutos es 12 mm deducida de la ecuacioacuten Nordm4
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La curva de intensidad duracioacuten y frecuencia estimada por Espiacuteldora (Bonelli 1986) y las calculadas con posterioridad por Varas y Saacutenchez con un nuacutemero superior de datos pluviomeacutetricos tienen diferencias significativas en los coeficientes de duracioacuten para 24 horas (Cdt 24hr) Espiacuteldora 404 y Varas y Saacutenchez 645 diferencia superior al 60 Bonelli (1986) explica que las estimaciones a partir del valor propuesto por Espiacuteldora exceden a las precipitaciones reales en la mayoriacutea de los casos Ante esta situacioacuten se recomienda utilizar un coeficiente de duracioacuten intermedio (Montt 1 i 2002) Es decir 49 valor estimado a partir de la foacutermula de Grunsky
3122 Caacutelculo de magnitudes e intensidades de lluvias
Conocida la precipitacioacuten en 24 horas (Pmax) asociada a un periacuteodo de retorno R (Seccioacuten 311 Ecuacioacuten Nordm 3) se determina la magnitud e intensidad de la precipitacioacuten para un tiempo t con el mismo Periacuteodo de Retorno R a partir de las siguientes ecuaciones
Los valores de magnitud e intensidad obtenidos precedentemente a partir de las ecuaciones anteriores originaran la curva de intensidad duracioacuten y frecuencia
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32 DISENtildeO DE CANALES DE DESVIACIOacuteN
Un canal debe ser capaz de encauzar las aguas vertidas en eacutel originadas de la maacutexima escorrentiacutea que pueda ocurrir en el aacuterea de impluvio en un tiempo determinado escorrentiacutea criacutetica (Suaacuterez de Castro 1979)
321 CAacuteLCULO DE ESCORRENTIacuteA CRIacuteTICA
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La escorrentiacutea que deberaacute evacuar el canal de desviacioacuten dependeraacute de La maacutexima intensidad de lluvias que puedan ocurrir en un periacuteodo y tiempo determinados Caracteriacutestica de las ver tientes (pendiente cubierta vegetal suelo etc) Extensioacuten de la ladera (aacuterea de impluvio)
La escorrentiacutea criacutetica se puede calcular a partir de la siguiente formula (Suaacuterez de Castro 1978 Morales 1995)
Coeficiente de Escorrentiacutea (C) Seguacuten Monsalve (1999)Coeficiente de escorrentiacutea se define como la relacioacuten entre el volumen de escorrentiacutea superficial total y el volumen total de agua precipitada en un intervalo de tiempo dado (Tabla Nordm4) Al respecto sentildeala Chow (1994) que el coeficiente de escorrentiacutea (C) es la variable menos precisa para el caacutelculo de la escorrentiacutea criacutetica La certeza del valor tabla dependeraacute de la experiencia en terreno de quien disentildee las obras de conservacioacuten
Intensidad criacutetica de las precipitaciones (I)
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Disentildeo de zanjas de infiltracioacuten y acequias de desviacioacuten
Definida como la maacutexima intensidad que puede ocurrir en un tiempo igual al tiempo de concentracioacuten entieacutendase tiempo de concentracioacuten seguacuten Suaacuterez de Castro (1979) como el tiempo que ocupa una gota de agua en moverse desde la par te maacutes lejana de la ver tiente hasta el desaguumle (ver Fig Nordm 3) El tiempo de concentracioacuten puede estimarse por medio de la ecuacioacuten Nordm 8 o 9 o Fig Nordm 4
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Conocido el tiempo de concentracioacuten (T c) para el canal a disentildear se debe obtener el valor de intensidad criacutetica (I) para el caacutelculo de la escorrentiacutea criacutetica con un tiempo (t) igual al tiempo de concentracioacuten (Tc)
322 ESPECIFICACIONES TEacuteCNICAS DE DISENtildeO DEL CANAL
Un canal de desviacioacuten adecuado debe contener la escorrentiacutea criacutetica (Seccioacuten 321 Ecuacioacuten Nordm7) y seguacuten el terreno conducir el caudal a una velocidad menor que la maacutexima permitida para que la estructura del canal no se socave Obtenida la escorrentiacutea criacutetica y maacutexima velocidad permitida se determina el aacuterea miacutenima que deberaacute poseer la seccioacuten transversal a partir de la cual el canal podraacute cumplir con las caracteriacutesticas anteriormente sentildealadas
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Maacutexima velocidad del aguaSeguacuten Suaacuterez de Castro depende de la naturaleza del material en el cual se construye el canal (Tabla Nordm6)
Aacuterea miacutenimaEl disentildeo de un canal de desviacioacuten requiere de una serie de iteraciones a partir de una seccioacuten transversal del canal la cual como miacutenimo debiera tener una superficie igual a la calculada seguacuten Ecuacioacuten Nordm10
323 DISENtildeO SECCIOacuteN TRANSVERSAL
Una vez conocidas las especificaciones de escorrentiacutea criacutetica maacutexima velocidad permitida y aacuterea miacutenima se deberaacute realizar una serie de iteraciones de sucesivas secciones transversales a fin de encontrar aquella seccioacuten que sea capaz de trasladar de manera segura el caudal para el cual se disentildea Para este fin se propone una metodologiacutea descrita a continuacioacuten
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1 Seleccioacuten de aacuterea para la primera iteracioacuten Se recomienda utilizar un aacuterea igual o superior al aacuterea miacutenima de disentildeo (Ec Nordm 10)
2 Determinacioacuten de paraacutemetros de la seccioacuten transversal base y taludes seguacuten experiencia de terreno
3 Caacutelculo de los paraacutemetros de altura (H ecuacioacuten Nordm 11) ancho superior (as Ecuacioacuten Nordm 12)
longitud de taludes inferior y superior ( Linf y Lsup Ecuaciones Nordm 13 y Nordm14) y radio hidraacuteulico ( r Ecuacioacuten Nordm15)
4 Asignacioacuten de pendiente del canal (seguacuten experiencia en terreno) y determinacioacuten de un coeficiente de rugosidad (n Tabla Nordm8)
5 Caacutelculo del caudal y velocidad de transporte del canal (Ecuaciones Nordm 17 y 18 respectivamente)
6 Realizacioacuten de test de control de las especificaciones teacutecnicas del canal (Seccioacuten Nordm 325)
7 Si el canal no satisface las especificaciones teacutecnicas se procede a un nuevo disentildeo seguacuten las opciones- modificacioacuten de la pendiente para luego realizarse nuevamente el test de control- modificacioacuten de la seccioacuten transversal (se recomienda un aumento de un orden del 5-10 respecto a la uacuteltima iterada) volviendo a la secuencia a partir del punto Nordm2 de esta seccioacuten
Aprobadas las condicionantes teacutecnicas y el test de control de calidad de disentildeo el perfil del canal podraacute ser implementado en terreno
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Disentildeo de zanjas de infiltracioacuten y acequias de desviacioacuten
Caacutelculo de los componentes de la seccioacuten transversal
Los datos de entrada para el disentildeo del canal son los siguientes
AacuteREA (Ac) Aacuterea de disentildeo Se recomienda utilizar como primera iteracioacuten el aacuterea miacutenima de disentildeo (A min Ecuacioacuten Nordm 10) o una levemente superior y aumentar en cada iteracioacuten entre un 5 - 10 hasta encontrar el disentilde0 adecuado
BASE (b) Valor predefinido normalmente igual a 02 m
TALUD INFERIOR Y SUPERIOR Entieacutendase taludes la inclinacioacuten que poseen las paredes laterales del canal y las cuales se expresan en forma de proporcioacuten en donde 1 Z se representa de la siguiente manera
Importante en la determinacioacuten de los taludes del canal es que eacutestos sean adecuados para cada tipo de suelo de modo que el canal no se desmorone (Zinf - Zsup) Se debe tener cuidado de manera especial en obras de conservacioacuten desarrolladas en suelos de texturas livianas (arenosas) construyeacutendose con taludes mayores (ver recomendaciones hechas por el Ministerio de Obras Puacuteblicas para canales de drenaje o proteccioacuten de carreteras Tabla Nordm 7)
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Disentildeo de zanjas de infiltracioacuten y acequias de desviacioacuten
Se debe considerar que para una misma seccioacuten transversal aqueacutella que posea el mayor radio hidraacuteulico (proporcioacuten entre el aacuterea transversal Ac y el periacutemetro mojado Fig Nordm5) es la seccioacuten capaz de trasladar el mayor caudal
Una vez calculada la altura se procede al caacutelculo de las siguientes componentes de la seccioacuten transversal del canal
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Disentildeo de zanjas de infiltracioacuten y acequias de desviacioacuten
Opcionalmente para comprobar si los caacutelculos de los paraacutemetros de la seccioacuten transversal si fueron bien efectuados se recomienda calcular el aacuterea de la seccioacuten transversal con la ecuacioacuten Nordm 16 que debiera ser igual al aacuterea de disentildeo Ac
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Disentildeo de zanjas de infiltracioacuten y acequias de desviacioacuten
324 CAPACIDADES DEL CANAL DISENtildeADO
Una vez disentildeada la seccioacuten transversal del canal es asignada una pendiente para el canal y se determina el coeficiente de rugosidad del canal que corresponde a las condiciones de terreno (n seguacuten Tabla Nordm8) Con estos valores se calcula la velocidad y el caudal que transportaraacute el canal por medio de las ecuaciones de Manning descritas a continuacioacuten
325 TEST DE CONTROL DE ESPECIFICACIONES TEacuteCNICAS DEL CANAL
Obtenidos los valor es del caudal y velocidad se verifica si el disentildeo del canal se encuentra realizado en concordancia con las especificaciones teacutecnicas (Seccioacuten 322) De no ser asiacute se deberaacute realizar un nuevo disentildeo (modificando la pendiente yo la seccioacuten transversal) que deberaacute someterse nuevamente a verificacioacuten Asiacute sucesivamente hasta encontrar el disentildeo adecuado
CONDICIONANTES TEacuteCNICAS De esta forma el disentildeo de un canal deberaacute cumplir con las siguientes caracteriacutesticas
bull
Aacuterea del canal sea mayor o igual que el aacuterea miacutenima (Amin Qesc Vmax en donde Qesc
escorrentiacutea criacutetica Ecuacioacuten Nordm 7 y Vmax Velocidad maacutexima permitida Tabla Nordm6)
Ac (Ecuacion Nordm16) gt= Amin (Ecuacioacuten Nordm10)
bull Escorrentiacutea criacutetica (Qesc Ecuacioacuten Nordm 7) sea menor que el caudal Qc determinado para el canal disentildeado (Ecuacioacuten Nordm 17)
Qc (Ecuacioacuten Nordm 17) gt= Qesc (Ecuacioacuten Nordm 7)
bull La velocidad del flujo del canal (Ver Ecuacioacuten Nordm 18) sea menor que la velocidad maacutexima permitida seguacuten las caracteriacutesticas del canal disentildeado (Vmax Tabla Nordm 6)
Vc (Ecuacioacuten Nordm 18) lt= Vmax (Tabla Nordm 6)
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Disentildeo de zanjas de infiltracioacuten y acequias de desviacioacuten
33 DISENtildeO DE SISTEMA DE ZANJAS DE INFILTRACIOacuteN
Seguacuten Millaacuten 2000 cada zanja de infiltracioacuten debe contener la totalidad del escurrimiento superficial para una determinada precipitacioacuten de disentildeo El autor considera el caacutelculo de la precipitacioacuten efectiva (Pe) como estimador de esta escorrentiacutea Esta situacioacuten soacutelo se cumple en forma praacutectica en suelos no saturadosCalculada la precipitacioacuten efectiva (Ecuacioacuten Nordm 19 Seccioacuten nordm 331) se pueden considerar dos opciones en el disentildeo de un sistema de zanjas de infiltracioacuten
a) A partir de un aacuterea predeterminado de la seccioacuten transversal Por lo tanto definidas sus componentes (base b altura H ancho superior as talud superior e inferior Zsup y zinf
longitudes de talud superior e inferior Lsup y Linf Fig Nordm5) y largo de una zanja se determina el distanciamiento entre ellas
b) A partir de un distanciamiento entre zanjas predeterminado (asociado por ejemplo a un esquema de plantacioacuten) se determina el aacuterea de la seccioacuten transversal y posteriormente se calculan sus componentes (base b altura H ancho superior as talud superior e inferior Zsup y
Zinf longitudes de talud superior e inferior Lsup y Linf Fig Nordm5)
331 CAacuteLCULO DE PRECIPITACIOacuteN EFECTIVA
Antes es necesario especificar el concepto precipitacioacuten efectiva P e Baacutesicamente es la diferencia entre la lluvia caiacuteda y el agua infiltrada Es decir el agua escurrida en un sistema de zanja corresponderaacute a la escorrentiacutea proveniente del aacuterea impluvio de la zanja (Fig Nordm5)Para el caacutelculo de la precipitacioacuten efectiva se requieren del siguiente procedimiento
Maacutexima precipitacioacuten en una hora con un periacuteodo de retorno de 10 antildeos valor calculado del anaacutelisis de las precipitaciones descritas en la Seccioacuten Nordm 31
Obtencioacuten del coeficiente de escorrentiacutea a partir de las caracteriacutesticas de terreno (Tabla Nordm 4)
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332 CAacuteLCULO DEL DISTANCIAMIENTO ENTRE ZANJAS A PARTIR DE UNA SUPERFICIE DE LA SECCIOacuteN TRANSVERSAL PREDETERMINADA
Como valores de entrada se necesitan precipitacioacuten efectiva (P e) y dimensiones de la zanja (largo superficie de seccioacuten transversal por lo tanto todos los componentes de la seccioacuten transversal es decir base altura ancho superior taludes inferior y superior) Para este anaacutelisis seraacute considerado sistema de zanja distribuido en tres tresbolillo como el descrito a continuacioacuten
Caacutelculo del distanciamiento entre zanjas
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333 CAacuteLCULO SUPERFICIE SECCIOacuteN TRANSVERSAL DE LA ZANJA A PARTIR DE DISTANCIAMIENTO PREDETERMINADO ENTRE ZANJAS
En este segundo caso se busca obtener las dimensiones de la zanja que sea capaz de retener la escorrentiacutea que recibiraacute del aacuterea de impluvio resultante del distanciamiento predeterminado (Fig Nordm 5)Como el valor es de entrada para el caacutelculo del aacuterea de la seccioacuten transversal se necesita la precipitacioacuten efectiva (P e) y distanciamiento entre zanja (D Fig Nordm7)
Una vez conocida la superficie de la seccioacuten transversal se calculan sus paraacutemetros teniendo en consideracioacuten como valor es de referencia las recomendaciones sobre taludes (Tabla Nordm 7) y adecuaacutendose a las restricciones legales
34 DISENtildeO DE LA SECCIOacuteN TRANSVERSAL DE LA ZANJA DE INFILTRACIOacuteN
A partir del aacuterea de la seccioacuten transversal de la zanja (ecuacioacuten Nordm 9) se procede a su disentildeo que requiere como valores de entrada base (b) taludes (Zinf y Zsup) datos asignados en forma arbitraria extraiacutedos de la experiencia en ter reno Con esta informacioacuten se determinan los demaacutes componentes de la seccioacuten transversal mediante las siguientes ecuaciones
Altura seccioacuten transversal H (Ecuacioacuten Nordm 11)
Ancho superior seccioacuten transversal as (Ecuacioacuten Nordm 12)
Longitud del talud inferior Linf (Ecuacioacuten Nordm 13)
Longitud del talud superior Lsup (Ecuacioacuten Nordm 14)
Obtenidos los resultados anteriores se podraacute construir la matriz de la zanja que maacutes tarde podraacute ser ejecutada en terreno
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Disentildeo de zanjas de infiltracioacuten y acequias de desviacioacuten
35 RECOMENDACIONES GENERALES
En el disentildeo de canales y zanjas es recomendable sobredimensionar la capacidad de estas obras de evacuacioacuten e infiltracioacuten respectivamente teniendo presente que el disentildeo no considera mayor mente suelos saturados y guardando el debido equilibrio entre beneficio y costo
En consideracioacuten a los diferentes tipos de suelos que podemos encontrar es recomendable tener este factor en cuenta a la hora de determinar los taludes ya que una mala determinacioacuten de eacutestos tendriacutea como consecuencia el socavamiento de sus paredes laterales
Debido a los accidentes topograacuteficos del microrelieve la distribucioacuten espacial de las obras en terreno se ve en la praacutectica alterada seriamente Per o a pesar de estas dificultades debiera siempre propenderse a conformar unidades sistematizadas lo maacutes homogeacutenea posible de acuerdo al disentildeo original (zanjas Fig Nordm 7 canales Fig Nordm 3) Entieacutendase como unidad sistematizada la conformada por una aacuterea de captacioacuten de aguas lluvias (aacuterea de impluvio) y un aacuterea de recepcioacuten correspondiente a la obra misma
El correcto funcionamiento y mantenimiento de cada obra de conservacioacuten estaraacuten directamente relacionados con su vida uacutetil ya que procesos como la sedimentacioacuten reducen su capacidad de evacuar o retener escorrentiacutea superficial seguacuten sea el caso disminuyendo por ende el periacuteodo de retorno para el cual fueron construidas
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Disentildeo de zanjas de infiltracioacuten y acequias de desviacioacuten
36 EJEMPLOS APLICACIOacuteN
361 Disentildeo de acequias de desviacioacuten
Se desea defender un tramo de carretera contra la escorrentiacutea superficial que produce una zona de ladera mediante un canal de desviacioacuten revestido de acuerdo con los datos de la siguiente figura La zona del proyecto se encuentra a 2700 msnm en la carretera de Cajamarca - Cumbe Mayo
Tabla A
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Tabla B
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Disentildeo de zanjas de infiltracioacuten y acequias de desviacioacuten
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Tabla c
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Disentildeo de zanjas de infiltracioacuten y acequias de desviacioacuten
1 Descarga maacutexima de disentildeoCalcularemos para cada tramo de la figura
ordm Primer tramo (400 m) Bosque 15 pendiente longitud 400 m A = 8 Ha
calculloo de tiempo de concentracion TcTc = Tc1 + Tc2 = (Longitud del tramo)(velocidad ponderada + longitud del tramo)(velocidad maxima erosiva) las velocidades se estiman apartir de la Tabla ATc = 400(1460) + 400(1560) = 92 min
Con este valor se va a la Tabla B para estimar el valor de la intensidad maacutexima con una frecuencia de 10 antildeos
Imax = 70 mmh
El coeficiente de escorrentiacutea (C) se estima a partir de la Tabla C C 1deg tramo= C1 + C2 + C2 = 30 + 20+ 10 +15 = 75
Descarga maacutexima de disentildeo primer tramoQtramo1 = CIA360 = 075708360 = 117 m3s
ordm Segundo tramo (300 m) cultivo en limpio 15 pendiente longitud 400 m A = 4Ha + 2Ha = 6 Ha
calculo de tiempo de concentracion TcTc = Tc2 + Tc2-3 = (Longitud del tramo)(velocidad ponderada + longitud del tramo)(velocidad maxima erosiva) las velocidades se estiman apartir de la Tabla ATc = 92 + 300(1560) = 125 min
Con este valor se va a la Tabla B para estimar el valor de la intensidad maacutexima con una frecuencia de 10 antildeos
Imax = 625 mmh
El coeficiente de escorrentiacutea (C) se estima a partir de la Tabla CPasto natural 4Ha 20 de pendiente C = 30 + 20 + 10 + 15 = 75 entonces 754=300
Cultivo en limpio 2Ha 10 de pendiente C = 20 + 10 + 15 + 10 = 55 entonces 552=110
C2deg tramo = (300 + 110)6 = 68
C promedio tramo 1deg y 2deg = (758 + 686)14 = 72
Descarga maacutexima de disentildeo primer tramo A=8+6=14 HaQtramo2 = CIA360 = 072625360 = 175 m3s
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Disentildeo de zanjas de infiltracioacuten y acequias de desviacioacuten
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Disentildeo de zanjas de infiltracioacuten y acequias de desviacioacuten
362 Disentildeo de zanjas de infiltracioacutenA) REGISTROS PLUVIOMETRICOS
Del anaacutelisis de precipitaciones de la Estacioacuten Weberbauer situada a 2536 msnm en la frontera centro oriental del aacutembito del SESA - Cajamarca se tienen los siguientes registros de lluvia maacutexima diarias
B ANAacuteLISIS DE FRECUENCIAS Y PERIODOS DE RETORNO
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Los datos de la columna (d) son graficados en papel de probabilidades Gumbel o se encuentra la distribucioacuten Lluvia Maacutexima Diaria Vs Tr en forma analiacutetica (ver Praacutectica coacutedigo H-2 Anaacutelisis de Tormenta Curvas Intensidad-Frecuencia-Duracioacuten)
Lluvia de Disentildeo = Lluvia Maacutexima Diaria para 10 antildeos de Retorno = 427 mm
C CONVERSIOacuteN DE LA LLUVIA MAacuteXIMA DIARIA A ESCORRENTIacuteASUPERFICIAL
No toda la lluvia que cae se convierte en escorrentiacutea superficial previamente se debe descontar la laacutemina que infiltra Una manera praacutectica de llegar a la lluvia o laacutemina que produce escorrentiacutea superficial es usando el meacutetodo SCS 1956 en donde se relacionan la altura total de lluvia caiacuteda con la que realmente produce escorrentiacutea Este meacutetodo se usa en combinacioacuten con las curvas nuacutemero La mayoriacutea de los suelos del aacutembito de accioacuten del SE5A son laderas empinadas con baja capacidad de infiltracioacuten superficiales con pastos naturales muy pobres que dan escasa cobertura cuando no son suelos sometidos a cultivos anuales Se asume estas condiciones extremas a fin de lograr un dimensionamiento conservador de las acequias de infiltracioacuten CN=875 por supuesto que se pueden aplicar condiciones maacutes favorables en suelos bien manejados y con usos adecuados a su capacidad para obtener disentildeos especiacuteficos en parcelas localesEntrando en la Fig NB 14 con P == 427 mm y CN = 875 hallamos Q = 175 mm de escorrentiacuteaEsto significa que la lluvia maacutexima diaria con 10 antildeos de frecuencia produciraacute 175 mm de escorrentiacutea oacute 175 m Ha oacute 00175 m m2
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D SECCIOacuteN DE ACEQUIA STANDARD Y ESPACIAMIENTO MAacuteXIMO
Adoptando la seccioacuten trapecial mostrada en la figura con un tirante de agua de 040 metros(que es tambieacuten la altura de los tabiques) tendremos una seccioacuten hidraacuteulica de 032 m2En 100 ml de acequia seraacuten 32 m3
Aacuterea de recoleccioacuten Maacutexima por Acequia de 100 ml = 3200175 = 1829 m2 Espaciamiento Maacuteximo = (1829m2)100m = 183m
Si seleccionamos con fines praacutecticos un espaciamiento maacuteximo de 20 m el incremento de volumen en la acequia representa 003 m de elevacioacuten en el tirante de agua lo cual no tiene importancia si hemos dimensionado las acequiase con un borde libre de 010 m Tambieacuten se debe tener en cuenta la longitud de la pendiente que debe ser menor cuanto mayor es la gradiente del terreno
IV CONSTRUCCIOacuteN DE ZANJAS DE INFILTRACIOacuteN
iquestQUE MATERIALES Y HERRAMIENTAS SE NECESITAN PARA CONSTRUIR LAS ZANJAS DE INFILTRACIOacuteN Los materiales a utilizarse son los siguientes
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iquestCOMO FUNCIONA LA ZANJA DE INFILTRACIOacuteN
El agua que se acumula en la zanja se infiltra al suelo y da humedad a las plantas situadas en la parte baja de la zanja La zanja de infiltracioacuten ayuda a las plantitas a tener maacutes agua en los periacuteodos con poca lluvia dando agua y vida
iquestDOacuteNDE CONSTRUIR LAS ZANJAS DE INFILTRACIOacuteN
Es lo maacutes recomendable construir las zanjas de infiltracioacuten en TERRENOS DE PASTIZALES SOBRE TODO EN LA PARTE SUPERIOR DE TERRENOS SECOS
Ademaacutes las zanjas de infiltracioacuten funcionan mejor cuando se construyen en LAS PARTES MAacuteS INCLINADAS DEL TERRENO
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LA CONSTRUCCIOacuteN DE LAS ZANJAS DE INFILTRACIOacuteN
Para construir las zanjas de infiltracioacuten seguimos 6 pasos
PASO 1Con el nivel en ldquoArdquo marcamos las liacuteneas sin caiacuteda donde queremos construir las zanjas de infiltracioacuten
PASO 2Sobre la liacutenea sin caiacuteda se marcan las zanjas de infiltracioacuten tomando en cuenta el largo y ancho de la zanja asiacute como la distancia entre zanjasLargo de la zanja 2 metros (2 pasos)Ancho de la zanja 40 centiacutemetros (2 cuartas)Ancho del tabique 40 centiacutemetros (2 cuartas)
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PASO 3Se excava la zanja hasta una profundidad de 40 cm Luego se ensancha la parte superior para evitar que caigan las paredes (o taludes) de la zanja
PASO 4La tierra que se saca de la zanja de infiltracioacuten debe depositarse en la parte baja de la zanja formando un pequentildeo camelloacutenOJOSe debe depositar la tierra no muy cerca de la zanja sino a unos 20 centiacutemetros (1 cuarta) de distancia para que la tierra no caiga otra vez en la zanja
PASO 5
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El espacio que hay entre una y otra zanja de infiltracioacuten tambieacuten debe excavarse hasta una profundidad de 10 centiacutemetros (una tacuteajlla)
Esto es importante porque permitiraacute que el agua de una zanja llena pueda pasar a otra zanja llenando asiacute todas las zanjas por igual
PASO 6Es bueno plantar pastos sobre los camellones para que estos sean maacutes fuertes y puedan aguantar mucho tiempo
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EL MANTENIMIENTODE LAS ZANJAS DE INFILTRACIOacuteN
Con cada tormenta de lluvia las zanjas de infiltracioacuten se llenan con tierra y restos de plantas
OJOiexclCuando estaacute llena la zanja de infiltracioacuten ya no puede acumular agua El material acumulado (lama) en la zanja contiene el suelo maacutes feacutertil de tus terrenosDebemos realizar el mantenimiento de la zanja de infiltracioacuten para asegurar su buen funcionamiento La zanja se limpia sacando la lama acumulada esta se lleva nuevamente a los terrenos iexclDe esta manera se aprovecha la lama
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iexclRecuerdaSi sacas el sedimento o lama la zanja acumula maacutes agua EntoncesEl mantenimiento debe realizarse permanentemente y sobre todo cuando la zanja se haya llenado
iexclCUIDADOAmigo agricultor En lo posible tienes que evitar que los animales entren en las zanjas de infiltracioacuten porque pueden derrumbar los costados de las zanjas y comer los pastos que protegen los camellones Tuacute has invertido tiempo y trabajo en la construccioacuten de las zanjas de infiltracioacuten entonces iexclno permitas que tu trabajo sea destruido
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INDICE
Tema Paacutegina
Introduccioacuten y objetivoshelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 1
Generalidades y caracteriacutesticas de zanjas de infiltracioacuten y acequias de infiltracioacutenhelliphelliphelliphelliphelliphellip2-5
Metodologiacutea de disentildeo de zanjas de infiltracioacuten y canales de desviacioacuten de aguahelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip6-11
Disentildeo de canales de desviacioacutenhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 11-20
disentildeo de sistema de zanjas de infiltracioacutenhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip21-23
Recomendaciones generaleshelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 24
Ejemplo de disentildeo de acequias de desviacioacutenhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 25-31
Ejemplo de disentildeo de zanjas de infiltracioacutenhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip32-34
Construccioacuten de zanjas de infiltracioacutenhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip34-40
Bibliografiacuteahelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip41
Iacutendicehelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip42
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1048707 Son maacutes efectivos cuando captan aguas de aacutereas cubiertas de bosques o pastos ya que en tales condiciones no ocurren grandes sedimentaciones en el canal reducieacutendose los costos de mantenimiento
1048707 Deben ser construidos sobre terreno firme cumplir con los miacutenimos requisitos de estabilidad en los taludes y sobre terrenos con profundidad mayor a 020 m para poder construir el talud exterior1048707 Debe reforzarse e1 talud opuesto a la ladera y por supuesto el canal deberaacute disentildearse para cada caso especiacutefico con velocidad permisible que no causen la erosioacuten del lecho y sus riberas1048707 Deben desaguar a lugares bien protegidos contra la erosioacuten por eso su construccioacuten debe comenzar a partir de la desembocadura1048707 Para el tratamiento de una ladera en donde se han previsto dos maacutes canales de desviacioacuten debe empezarse de arriba hacia abajo a fin de evitar concentraciones excesivas de agua en canales previstos para caudales menores1048707 Si se desea desviar aguas de una caacutercava el canal debe ubicarse a una distancia prudencial de la cabecera de la misma buscando terreno firme generalmente a maacutes de tres veces la profundidad de la caacutercava1048707 Si se desea que el canal proteja aacutereas de cultivos limpios contra la escorrentiacutea de partes maacutes altas eacuteste debe situarse a 1a menor distancia que sea posible de la cabecera del terreno a proteger
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III METODOLOGIacuteA DE DISENtildeO DE ZANJAS DE INFILTRACIOacuteN Y CANALES DE DESVIACIOacuteN DE AGUA
Existen obras de conservacioacuten de suelo que aumentan la infiltracioacuten como las zanjas y otras que regulan el flujo hiacutedrico como son los canales de desviacioacuten (Francke et al 1999) El disentildeo de estas obras necesita del anaacutelisis de precipitaciones que estime magnitudes e intensidades de precipitaciones en periacuteodos de tiempos pequentildeos que inciden directamente en la dimensioacuten de las obras a construir Con esta informacioacuten y el detalle de los datos de terreno se determina la escorrentiacutea que deberaacute controlar cada obra de conservacioacuten escorrentiacutea criacutetica tenieacutendose que disentildear de esta manera un canal de desviacioacuten o zanja de infiltracioacuten capaz de trasladarla o retenerla en parte
31 ANAacuteLISIS DE PRECIPITACIONES
La gran escasez de datos pluviomeacutetricos disponibles para cada localidad de nuestro paiacutes hace necesario meacutetodos analiacuteticos de estimacioacuten En especial sobre intensidades o magnitudes de lluvia para duraciones pequentildeasLa informacioacuten pluviomeacutetrica puede ser expresada de dos formas Seguacuten Espiacuteldora (1979) magnitud de lluvia laacutemina de agua (mm) que se produce en un cierto intervalo de tiempo o duracioacuten o intensidad lamina de agua por hora (mmhr) Por ejemplo es posible expresar la magnitud de lluvia de 1036 mm en 10 min en teacuterminos de intensidad que es igual a 6216 mmhr
311 ANAacuteLISIS DE FRECUENCIA
El dimensionamiento de obras de conservacioacuten de suelo debe estar asociado a un periacuteodo de duracioacuten considerando que las obras estaacuten insertas en aacutereas forestadas Su vida uacutetil debe ser no inferior al periacuteodo en el cual la plantacioacuten alcanza una cobertura protectora contra la accioacuten erosiva del agua lluvia Millaacuten (2000) recomienda dimensionar las obras para un periacuteodo de retorno de 10 antildeos entieacutendase periacuteodo de retorno como el intervalo promedio de tiempo dentro del cual cierta magnitud o intensidad de lluvia se iguala o excede una vez Cabe mencionar que el valor reciacuteproco del periacuteodo de retorno es la probabilidad de excedencia Es decir la probabilidad anual de igualar o sobrepasar cierta magnitud del fenoacutemeno en estudio Por ejemplo una zona con una precipitacioacuten maacutexima en 24 horas de 100 mm con periacuteodo de retorno de 10 antildeos significa que cada 10 antildeos se espera la ocurrencia de una lluvia igual o superior Por otra parte existe la probabilidad de excedencia de un 10 anual que se pueda igualar o exceder en 24 horas los 100 mmPara el anaacutelisis de precipitaciones la informacioacuten baacutesica es un registro anual de maacuteximas precipitaciones en 24 horas (X 1 X2 X3helliphellipXn) valor es de entrada para el estudio de lluvias asociadas a un periacuteodo de retorno utilizaacutendose la distribucioacuten de valores extremos o Gumbel
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comuacutenmente usada para anaacutelisis de frecuencia de variables hidroloacutegicas (Monsalve 1999) Por ejemplo Loacutepez et al (1994) propone utilizar esta distribucioacuten en la estimacioacuten de caudales maacuteximos con periacuteodo de retorno asociadoLa distribucioacuten de Gumbel seguacuten Millan (2000) tiene la siguiente funcioacuten de distribucioacuten de probabilidad
y por lo tanto la funcioacuten de densidad de probabilidad es
En directa relacioacuten con el anaacutelisis de frecuencia se encuentra el caacutelculo de los valor es α y β los cuales se obtienen a partir del registro de valores de precipitaciones En primer teacutermino se
obtienen los valor es de μy y σy de tabla seguacuten el nuacutemero de registro de precipitaciones (Tabla Nordm2)
Con estos valores ademaacutes del promedio (x) y desviacioacuten estaacutendar (s) de las maacuteximas precipitaciones anuales se obtienen los valor es de α y β luego de reemplazarlos en las Ecuaciones Nordm 1 y 2
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Obtenidos los paraacutemetros α y β es posible calcular las precipitaciones maacuteximas en 24 horas
(Pmax ) para un periacuteodo de retorno R a partir de la siguiente foacutermula
Siendo Pmax el valor de entrada para la obtencioacuten de valores de magnitud e intensidad de precipitaciones coeficiente duracioacuten estimada duracioacuten de precipitacioacuten
312 ANAacuteLISIS DE MAGNITUDES E INTENSIDADES DE LLUVIA PARA DURACIONES PEQUENtildeAS
Es necesaria la estimacioacuten de valores de magnitudes e intensidades en periacuteodos cortos de tiempo (generalmente igual o menor a 1hora) por cuanto inciden directamente en el aporte maacuteximo de escorrentiacutea que deberaacuten soportar las obras de conservacioacuten de suelo
3121 Coeficientes de duracioacutenPara estimaciones de magnitudes e intensidades de precipitacioacuten en periacuteodos de tiempo pequentildeo a partir de precipitaciones en 24 horas se utilizan los coeficientes de duracioacuten propuestos por Espiacuteldora definidos como el cociente entre la precipitacioacuten caiacuteda en ldquotrdquo min y la precipitacioacuten correspondiente en 1 hora asociadas a un mismo periacuteodo de retorno
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Por ejemplo si queremos obtener la precipitacioacuten ocurrida en 10 minutos a partir de la ocurrencia de una precipitacioacuten de 30 mm en 1 hora primero debemos obtener el coeficiente de duracioacuten en este caso de 04 para 10 minutos (Tabla Nordm 3 valor que tambieacuten puede ser obtenido del Fig Nordm1) Por lo tanto la magnitud de precipitacioacuten en 10 minutos es 12 mm deducida de la ecuacioacuten Nordm4
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La curva de intensidad duracioacuten y frecuencia estimada por Espiacuteldora (Bonelli 1986) y las calculadas con posterioridad por Varas y Saacutenchez con un nuacutemero superior de datos pluviomeacutetricos tienen diferencias significativas en los coeficientes de duracioacuten para 24 horas (Cdt 24hr) Espiacuteldora 404 y Varas y Saacutenchez 645 diferencia superior al 60 Bonelli (1986) explica que las estimaciones a partir del valor propuesto por Espiacuteldora exceden a las precipitaciones reales en la mayoriacutea de los casos Ante esta situacioacuten se recomienda utilizar un coeficiente de duracioacuten intermedio (Montt 1 i 2002) Es decir 49 valor estimado a partir de la foacutermula de Grunsky
3122 Caacutelculo de magnitudes e intensidades de lluvias
Conocida la precipitacioacuten en 24 horas (Pmax) asociada a un periacuteodo de retorno R (Seccioacuten 311 Ecuacioacuten Nordm 3) se determina la magnitud e intensidad de la precipitacioacuten para un tiempo t con el mismo Periacuteodo de Retorno R a partir de las siguientes ecuaciones
Los valores de magnitud e intensidad obtenidos precedentemente a partir de las ecuaciones anteriores originaran la curva de intensidad duracioacuten y frecuencia
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32 DISENtildeO DE CANALES DE DESVIACIOacuteN
Un canal debe ser capaz de encauzar las aguas vertidas en eacutel originadas de la maacutexima escorrentiacutea que pueda ocurrir en el aacuterea de impluvio en un tiempo determinado escorrentiacutea criacutetica (Suaacuterez de Castro 1979)
321 CAacuteLCULO DE ESCORRENTIacuteA CRIacuteTICA
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La escorrentiacutea que deberaacute evacuar el canal de desviacioacuten dependeraacute de La maacutexima intensidad de lluvias que puedan ocurrir en un periacuteodo y tiempo determinados Caracteriacutestica de las ver tientes (pendiente cubierta vegetal suelo etc) Extensioacuten de la ladera (aacuterea de impluvio)
La escorrentiacutea criacutetica se puede calcular a partir de la siguiente formula (Suaacuterez de Castro 1978 Morales 1995)
Coeficiente de Escorrentiacutea (C) Seguacuten Monsalve (1999)Coeficiente de escorrentiacutea se define como la relacioacuten entre el volumen de escorrentiacutea superficial total y el volumen total de agua precipitada en un intervalo de tiempo dado (Tabla Nordm4) Al respecto sentildeala Chow (1994) que el coeficiente de escorrentiacutea (C) es la variable menos precisa para el caacutelculo de la escorrentiacutea criacutetica La certeza del valor tabla dependeraacute de la experiencia en terreno de quien disentildee las obras de conservacioacuten
Intensidad criacutetica de las precipitaciones (I)
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Definida como la maacutexima intensidad que puede ocurrir en un tiempo igual al tiempo de concentracioacuten entieacutendase tiempo de concentracioacuten seguacuten Suaacuterez de Castro (1979) como el tiempo que ocupa una gota de agua en moverse desde la par te maacutes lejana de la ver tiente hasta el desaguumle (ver Fig Nordm 3) El tiempo de concentracioacuten puede estimarse por medio de la ecuacioacuten Nordm 8 o 9 o Fig Nordm 4
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Conocido el tiempo de concentracioacuten (T c) para el canal a disentildear se debe obtener el valor de intensidad criacutetica (I) para el caacutelculo de la escorrentiacutea criacutetica con un tiempo (t) igual al tiempo de concentracioacuten (Tc)
322 ESPECIFICACIONES TEacuteCNICAS DE DISENtildeO DEL CANAL
Un canal de desviacioacuten adecuado debe contener la escorrentiacutea criacutetica (Seccioacuten 321 Ecuacioacuten Nordm7) y seguacuten el terreno conducir el caudal a una velocidad menor que la maacutexima permitida para que la estructura del canal no se socave Obtenida la escorrentiacutea criacutetica y maacutexima velocidad permitida se determina el aacuterea miacutenima que deberaacute poseer la seccioacuten transversal a partir de la cual el canal podraacute cumplir con las caracteriacutesticas anteriormente sentildealadas
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Maacutexima velocidad del aguaSeguacuten Suaacuterez de Castro depende de la naturaleza del material en el cual se construye el canal (Tabla Nordm6)
Aacuterea miacutenimaEl disentildeo de un canal de desviacioacuten requiere de una serie de iteraciones a partir de una seccioacuten transversal del canal la cual como miacutenimo debiera tener una superficie igual a la calculada seguacuten Ecuacioacuten Nordm10
323 DISENtildeO SECCIOacuteN TRANSVERSAL
Una vez conocidas las especificaciones de escorrentiacutea criacutetica maacutexima velocidad permitida y aacuterea miacutenima se deberaacute realizar una serie de iteraciones de sucesivas secciones transversales a fin de encontrar aquella seccioacuten que sea capaz de trasladar de manera segura el caudal para el cual se disentildea Para este fin se propone una metodologiacutea descrita a continuacioacuten
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1 Seleccioacuten de aacuterea para la primera iteracioacuten Se recomienda utilizar un aacuterea igual o superior al aacuterea miacutenima de disentildeo (Ec Nordm 10)
2 Determinacioacuten de paraacutemetros de la seccioacuten transversal base y taludes seguacuten experiencia de terreno
3 Caacutelculo de los paraacutemetros de altura (H ecuacioacuten Nordm 11) ancho superior (as Ecuacioacuten Nordm 12)
longitud de taludes inferior y superior ( Linf y Lsup Ecuaciones Nordm 13 y Nordm14) y radio hidraacuteulico ( r Ecuacioacuten Nordm15)
4 Asignacioacuten de pendiente del canal (seguacuten experiencia en terreno) y determinacioacuten de un coeficiente de rugosidad (n Tabla Nordm8)
5 Caacutelculo del caudal y velocidad de transporte del canal (Ecuaciones Nordm 17 y 18 respectivamente)
6 Realizacioacuten de test de control de las especificaciones teacutecnicas del canal (Seccioacuten Nordm 325)
7 Si el canal no satisface las especificaciones teacutecnicas se procede a un nuevo disentildeo seguacuten las opciones- modificacioacuten de la pendiente para luego realizarse nuevamente el test de control- modificacioacuten de la seccioacuten transversal (se recomienda un aumento de un orden del 5-10 respecto a la uacuteltima iterada) volviendo a la secuencia a partir del punto Nordm2 de esta seccioacuten
Aprobadas las condicionantes teacutecnicas y el test de control de calidad de disentildeo el perfil del canal podraacute ser implementado en terreno
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Caacutelculo de los componentes de la seccioacuten transversal
Los datos de entrada para el disentildeo del canal son los siguientes
AacuteREA (Ac) Aacuterea de disentildeo Se recomienda utilizar como primera iteracioacuten el aacuterea miacutenima de disentildeo (A min Ecuacioacuten Nordm 10) o una levemente superior y aumentar en cada iteracioacuten entre un 5 - 10 hasta encontrar el disentilde0 adecuado
BASE (b) Valor predefinido normalmente igual a 02 m
TALUD INFERIOR Y SUPERIOR Entieacutendase taludes la inclinacioacuten que poseen las paredes laterales del canal y las cuales se expresan en forma de proporcioacuten en donde 1 Z se representa de la siguiente manera
Importante en la determinacioacuten de los taludes del canal es que eacutestos sean adecuados para cada tipo de suelo de modo que el canal no se desmorone (Zinf - Zsup) Se debe tener cuidado de manera especial en obras de conservacioacuten desarrolladas en suelos de texturas livianas (arenosas) construyeacutendose con taludes mayores (ver recomendaciones hechas por el Ministerio de Obras Puacuteblicas para canales de drenaje o proteccioacuten de carreteras Tabla Nordm 7)
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Se debe considerar que para una misma seccioacuten transversal aqueacutella que posea el mayor radio hidraacuteulico (proporcioacuten entre el aacuterea transversal Ac y el periacutemetro mojado Fig Nordm5) es la seccioacuten capaz de trasladar el mayor caudal
Una vez calculada la altura se procede al caacutelculo de las siguientes componentes de la seccioacuten transversal del canal
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Opcionalmente para comprobar si los caacutelculos de los paraacutemetros de la seccioacuten transversal si fueron bien efectuados se recomienda calcular el aacuterea de la seccioacuten transversal con la ecuacioacuten Nordm 16 que debiera ser igual al aacuterea de disentildeo Ac
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324 CAPACIDADES DEL CANAL DISENtildeADO
Una vez disentildeada la seccioacuten transversal del canal es asignada una pendiente para el canal y se determina el coeficiente de rugosidad del canal que corresponde a las condiciones de terreno (n seguacuten Tabla Nordm8) Con estos valores se calcula la velocidad y el caudal que transportaraacute el canal por medio de las ecuaciones de Manning descritas a continuacioacuten
325 TEST DE CONTROL DE ESPECIFICACIONES TEacuteCNICAS DEL CANAL
Obtenidos los valor es del caudal y velocidad se verifica si el disentildeo del canal se encuentra realizado en concordancia con las especificaciones teacutecnicas (Seccioacuten 322) De no ser asiacute se deberaacute realizar un nuevo disentildeo (modificando la pendiente yo la seccioacuten transversal) que deberaacute someterse nuevamente a verificacioacuten Asiacute sucesivamente hasta encontrar el disentildeo adecuado
CONDICIONANTES TEacuteCNICAS De esta forma el disentildeo de un canal deberaacute cumplir con las siguientes caracteriacutesticas
bull
Aacuterea del canal sea mayor o igual que el aacuterea miacutenima (Amin Qesc Vmax en donde Qesc
escorrentiacutea criacutetica Ecuacioacuten Nordm 7 y Vmax Velocidad maacutexima permitida Tabla Nordm6)
Ac (Ecuacion Nordm16) gt= Amin (Ecuacioacuten Nordm10)
bull Escorrentiacutea criacutetica (Qesc Ecuacioacuten Nordm 7) sea menor que el caudal Qc determinado para el canal disentildeado (Ecuacioacuten Nordm 17)
Qc (Ecuacioacuten Nordm 17) gt= Qesc (Ecuacioacuten Nordm 7)
bull La velocidad del flujo del canal (Ver Ecuacioacuten Nordm 18) sea menor que la velocidad maacutexima permitida seguacuten las caracteriacutesticas del canal disentildeado (Vmax Tabla Nordm 6)
Vc (Ecuacioacuten Nordm 18) lt= Vmax (Tabla Nordm 6)
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33 DISENtildeO DE SISTEMA DE ZANJAS DE INFILTRACIOacuteN
Seguacuten Millaacuten 2000 cada zanja de infiltracioacuten debe contener la totalidad del escurrimiento superficial para una determinada precipitacioacuten de disentildeo El autor considera el caacutelculo de la precipitacioacuten efectiva (Pe) como estimador de esta escorrentiacutea Esta situacioacuten soacutelo se cumple en forma praacutectica en suelos no saturadosCalculada la precipitacioacuten efectiva (Ecuacioacuten Nordm 19 Seccioacuten nordm 331) se pueden considerar dos opciones en el disentildeo de un sistema de zanjas de infiltracioacuten
a) A partir de un aacuterea predeterminado de la seccioacuten transversal Por lo tanto definidas sus componentes (base b altura H ancho superior as talud superior e inferior Zsup y zinf
longitudes de talud superior e inferior Lsup y Linf Fig Nordm5) y largo de una zanja se determina el distanciamiento entre ellas
b) A partir de un distanciamiento entre zanjas predeterminado (asociado por ejemplo a un esquema de plantacioacuten) se determina el aacuterea de la seccioacuten transversal y posteriormente se calculan sus componentes (base b altura H ancho superior as talud superior e inferior Zsup y
Zinf longitudes de talud superior e inferior Lsup y Linf Fig Nordm5)
331 CAacuteLCULO DE PRECIPITACIOacuteN EFECTIVA
Antes es necesario especificar el concepto precipitacioacuten efectiva P e Baacutesicamente es la diferencia entre la lluvia caiacuteda y el agua infiltrada Es decir el agua escurrida en un sistema de zanja corresponderaacute a la escorrentiacutea proveniente del aacuterea impluvio de la zanja (Fig Nordm5)Para el caacutelculo de la precipitacioacuten efectiva se requieren del siguiente procedimiento
Maacutexima precipitacioacuten en una hora con un periacuteodo de retorno de 10 antildeos valor calculado del anaacutelisis de las precipitaciones descritas en la Seccioacuten Nordm 31
Obtencioacuten del coeficiente de escorrentiacutea a partir de las caracteriacutesticas de terreno (Tabla Nordm 4)
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332 CAacuteLCULO DEL DISTANCIAMIENTO ENTRE ZANJAS A PARTIR DE UNA SUPERFICIE DE LA SECCIOacuteN TRANSVERSAL PREDETERMINADA
Como valores de entrada se necesitan precipitacioacuten efectiva (P e) y dimensiones de la zanja (largo superficie de seccioacuten transversal por lo tanto todos los componentes de la seccioacuten transversal es decir base altura ancho superior taludes inferior y superior) Para este anaacutelisis seraacute considerado sistema de zanja distribuido en tres tresbolillo como el descrito a continuacioacuten
Caacutelculo del distanciamiento entre zanjas
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333 CAacuteLCULO SUPERFICIE SECCIOacuteN TRANSVERSAL DE LA ZANJA A PARTIR DE DISTANCIAMIENTO PREDETERMINADO ENTRE ZANJAS
En este segundo caso se busca obtener las dimensiones de la zanja que sea capaz de retener la escorrentiacutea que recibiraacute del aacuterea de impluvio resultante del distanciamiento predeterminado (Fig Nordm 5)Como el valor es de entrada para el caacutelculo del aacuterea de la seccioacuten transversal se necesita la precipitacioacuten efectiva (P e) y distanciamiento entre zanja (D Fig Nordm7)
Una vez conocida la superficie de la seccioacuten transversal se calculan sus paraacutemetros teniendo en consideracioacuten como valor es de referencia las recomendaciones sobre taludes (Tabla Nordm 7) y adecuaacutendose a las restricciones legales
34 DISENtildeO DE LA SECCIOacuteN TRANSVERSAL DE LA ZANJA DE INFILTRACIOacuteN
A partir del aacuterea de la seccioacuten transversal de la zanja (ecuacioacuten Nordm 9) se procede a su disentildeo que requiere como valores de entrada base (b) taludes (Zinf y Zsup) datos asignados en forma arbitraria extraiacutedos de la experiencia en ter reno Con esta informacioacuten se determinan los demaacutes componentes de la seccioacuten transversal mediante las siguientes ecuaciones
Altura seccioacuten transversal H (Ecuacioacuten Nordm 11)
Ancho superior seccioacuten transversal as (Ecuacioacuten Nordm 12)
Longitud del talud inferior Linf (Ecuacioacuten Nordm 13)
Longitud del talud superior Lsup (Ecuacioacuten Nordm 14)
Obtenidos los resultados anteriores se podraacute construir la matriz de la zanja que maacutes tarde podraacute ser ejecutada en terreno
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35 RECOMENDACIONES GENERALES
En el disentildeo de canales y zanjas es recomendable sobredimensionar la capacidad de estas obras de evacuacioacuten e infiltracioacuten respectivamente teniendo presente que el disentildeo no considera mayor mente suelos saturados y guardando el debido equilibrio entre beneficio y costo
En consideracioacuten a los diferentes tipos de suelos que podemos encontrar es recomendable tener este factor en cuenta a la hora de determinar los taludes ya que una mala determinacioacuten de eacutestos tendriacutea como consecuencia el socavamiento de sus paredes laterales
Debido a los accidentes topograacuteficos del microrelieve la distribucioacuten espacial de las obras en terreno se ve en la praacutectica alterada seriamente Per o a pesar de estas dificultades debiera siempre propenderse a conformar unidades sistematizadas lo maacutes homogeacutenea posible de acuerdo al disentildeo original (zanjas Fig Nordm 7 canales Fig Nordm 3) Entieacutendase como unidad sistematizada la conformada por una aacuterea de captacioacuten de aguas lluvias (aacuterea de impluvio) y un aacuterea de recepcioacuten correspondiente a la obra misma
El correcto funcionamiento y mantenimiento de cada obra de conservacioacuten estaraacuten directamente relacionados con su vida uacutetil ya que procesos como la sedimentacioacuten reducen su capacidad de evacuar o retener escorrentiacutea superficial seguacuten sea el caso disminuyendo por ende el periacuteodo de retorno para el cual fueron construidas
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36 EJEMPLOS APLICACIOacuteN
361 Disentildeo de acequias de desviacioacuten
Se desea defender un tramo de carretera contra la escorrentiacutea superficial que produce una zona de ladera mediante un canal de desviacioacuten revestido de acuerdo con los datos de la siguiente figura La zona del proyecto se encuentra a 2700 msnm en la carretera de Cajamarca - Cumbe Mayo
Tabla A
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Tabla B
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Tabla c
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1 Descarga maacutexima de disentildeoCalcularemos para cada tramo de la figura
ordm Primer tramo (400 m) Bosque 15 pendiente longitud 400 m A = 8 Ha
calculloo de tiempo de concentracion TcTc = Tc1 + Tc2 = (Longitud del tramo)(velocidad ponderada + longitud del tramo)(velocidad maxima erosiva) las velocidades se estiman apartir de la Tabla ATc = 400(1460) + 400(1560) = 92 min
Con este valor se va a la Tabla B para estimar el valor de la intensidad maacutexima con una frecuencia de 10 antildeos
Imax = 70 mmh
El coeficiente de escorrentiacutea (C) se estima a partir de la Tabla C C 1deg tramo= C1 + C2 + C2 = 30 + 20+ 10 +15 = 75
Descarga maacutexima de disentildeo primer tramoQtramo1 = CIA360 = 075708360 = 117 m3s
ordm Segundo tramo (300 m) cultivo en limpio 15 pendiente longitud 400 m A = 4Ha + 2Ha = 6 Ha
calculo de tiempo de concentracion TcTc = Tc2 + Tc2-3 = (Longitud del tramo)(velocidad ponderada + longitud del tramo)(velocidad maxima erosiva) las velocidades se estiman apartir de la Tabla ATc = 92 + 300(1560) = 125 min
Con este valor se va a la Tabla B para estimar el valor de la intensidad maacutexima con una frecuencia de 10 antildeos
Imax = 625 mmh
El coeficiente de escorrentiacutea (C) se estima a partir de la Tabla CPasto natural 4Ha 20 de pendiente C = 30 + 20 + 10 + 15 = 75 entonces 754=300
Cultivo en limpio 2Ha 10 de pendiente C = 20 + 10 + 15 + 10 = 55 entonces 552=110
C2deg tramo = (300 + 110)6 = 68
C promedio tramo 1deg y 2deg = (758 + 686)14 = 72
Descarga maacutexima de disentildeo primer tramo A=8+6=14 HaQtramo2 = CIA360 = 072625360 = 175 m3s
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362 Disentildeo de zanjas de infiltracioacutenA) REGISTROS PLUVIOMETRICOS
Del anaacutelisis de precipitaciones de la Estacioacuten Weberbauer situada a 2536 msnm en la frontera centro oriental del aacutembito del SESA - Cajamarca se tienen los siguientes registros de lluvia maacutexima diarias
B ANAacuteLISIS DE FRECUENCIAS Y PERIODOS DE RETORNO
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Los datos de la columna (d) son graficados en papel de probabilidades Gumbel o se encuentra la distribucioacuten Lluvia Maacutexima Diaria Vs Tr en forma analiacutetica (ver Praacutectica coacutedigo H-2 Anaacutelisis de Tormenta Curvas Intensidad-Frecuencia-Duracioacuten)
Lluvia de Disentildeo = Lluvia Maacutexima Diaria para 10 antildeos de Retorno = 427 mm
C CONVERSIOacuteN DE LA LLUVIA MAacuteXIMA DIARIA A ESCORRENTIacuteASUPERFICIAL
No toda la lluvia que cae se convierte en escorrentiacutea superficial previamente se debe descontar la laacutemina que infiltra Una manera praacutectica de llegar a la lluvia o laacutemina que produce escorrentiacutea superficial es usando el meacutetodo SCS 1956 en donde se relacionan la altura total de lluvia caiacuteda con la que realmente produce escorrentiacutea Este meacutetodo se usa en combinacioacuten con las curvas nuacutemero La mayoriacutea de los suelos del aacutembito de accioacuten del SE5A son laderas empinadas con baja capacidad de infiltracioacuten superficiales con pastos naturales muy pobres que dan escasa cobertura cuando no son suelos sometidos a cultivos anuales Se asume estas condiciones extremas a fin de lograr un dimensionamiento conservador de las acequias de infiltracioacuten CN=875 por supuesto que se pueden aplicar condiciones maacutes favorables en suelos bien manejados y con usos adecuados a su capacidad para obtener disentildeos especiacuteficos en parcelas localesEntrando en la Fig NB 14 con P == 427 mm y CN = 875 hallamos Q = 175 mm de escorrentiacuteaEsto significa que la lluvia maacutexima diaria con 10 antildeos de frecuencia produciraacute 175 mm de escorrentiacutea oacute 175 m Ha oacute 00175 m m2
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D SECCIOacuteN DE ACEQUIA STANDARD Y ESPACIAMIENTO MAacuteXIMO
Adoptando la seccioacuten trapecial mostrada en la figura con un tirante de agua de 040 metros(que es tambieacuten la altura de los tabiques) tendremos una seccioacuten hidraacuteulica de 032 m2En 100 ml de acequia seraacuten 32 m3
Aacuterea de recoleccioacuten Maacutexima por Acequia de 100 ml = 3200175 = 1829 m2 Espaciamiento Maacuteximo = (1829m2)100m = 183m
Si seleccionamos con fines praacutecticos un espaciamiento maacuteximo de 20 m el incremento de volumen en la acequia representa 003 m de elevacioacuten en el tirante de agua lo cual no tiene importancia si hemos dimensionado las acequiase con un borde libre de 010 m Tambieacuten se debe tener en cuenta la longitud de la pendiente que debe ser menor cuanto mayor es la gradiente del terreno
IV CONSTRUCCIOacuteN DE ZANJAS DE INFILTRACIOacuteN
iquestQUE MATERIALES Y HERRAMIENTAS SE NECESITAN PARA CONSTRUIR LAS ZANJAS DE INFILTRACIOacuteN Los materiales a utilizarse son los siguientes
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iquestCOMO FUNCIONA LA ZANJA DE INFILTRACIOacuteN
El agua que se acumula en la zanja se infiltra al suelo y da humedad a las plantas situadas en la parte baja de la zanja La zanja de infiltracioacuten ayuda a las plantitas a tener maacutes agua en los periacuteodos con poca lluvia dando agua y vida
iquestDOacuteNDE CONSTRUIR LAS ZANJAS DE INFILTRACIOacuteN
Es lo maacutes recomendable construir las zanjas de infiltracioacuten en TERRENOS DE PASTIZALES SOBRE TODO EN LA PARTE SUPERIOR DE TERRENOS SECOS
Ademaacutes las zanjas de infiltracioacuten funcionan mejor cuando se construyen en LAS PARTES MAacuteS INCLINADAS DEL TERRENO
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LA CONSTRUCCIOacuteN DE LAS ZANJAS DE INFILTRACIOacuteN
Para construir las zanjas de infiltracioacuten seguimos 6 pasos
PASO 1Con el nivel en ldquoArdquo marcamos las liacuteneas sin caiacuteda donde queremos construir las zanjas de infiltracioacuten
PASO 2Sobre la liacutenea sin caiacuteda se marcan las zanjas de infiltracioacuten tomando en cuenta el largo y ancho de la zanja asiacute como la distancia entre zanjasLargo de la zanja 2 metros (2 pasos)Ancho de la zanja 40 centiacutemetros (2 cuartas)Ancho del tabique 40 centiacutemetros (2 cuartas)
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PASO 3Se excava la zanja hasta una profundidad de 40 cm Luego se ensancha la parte superior para evitar que caigan las paredes (o taludes) de la zanja
PASO 4La tierra que se saca de la zanja de infiltracioacuten debe depositarse en la parte baja de la zanja formando un pequentildeo camelloacutenOJOSe debe depositar la tierra no muy cerca de la zanja sino a unos 20 centiacutemetros (1 cuarta) de distancia para que la tierra no caiga otra vez en la zanja
PASO 5
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El espacio que hay entre una y otra zanja de infiltracioacuten tambieacuten debe excavarse hasta una profundidad de 10 centiacutemetros (una tacuteajlla)
Esto es importante porque permitiraacute que el agua de una zanja llena pueda pasar a otra zanja llenando asiacute todas las zanjas por igual
PASO 6Es bueno plantar pastos sobre los camellones para que estos sean maacutes fuertes y puedan aguantar mucho tiempo
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EL MANTENIMIENTODE LAS ZANJAS DE INFILTRACIOacuteN
Con cada tormenta de lluvia las zanjas de infiltracioacuten se llenan con tierra y restos de plantas
OJOiexclCuando estaacute llena la zanja de infiltracioacuten ya no puede acumular agua El material acumulado (lama) en la zanja contiene el suelo maacutes feacutertil de tus terrenosDebemos realizar el mantenimiento de la zanja de infiltracioacuten para asegurar su buen funcionamiento La zanja se limpia sacando la lama acumulada esta se lleva nuevamente a los terrenos iexclDe esta manera se aprovecha la lama
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iexclRecuerdaSi sacas el sedimento o lama la zanja acumula maacutes agua EntoncesEl mantenimiento debe realizarse permanentemente y sobre todo cuando la zanja se haya llenado
iexclCUIDADOAmigo agricultor En lo posible tienes que evitar que los animales entren en las zanjas de infiltracioacuten porque pueden derrumbar los costados de las zanjas y comer los pastos que protegen los camellones Tuacute has invertido tiempo y trabajo en la construccioacuten de las zanjas de infiltracioacuten entonces iexclno permitas que tu trabajo sea destruido
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V BIBLIOGRAFIacuteA
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INDICE
Tema Paacutegina
Introduccioacuten y objetivoshelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 1
Generalidades y caracteriacutesticas de zanjas de infiltracioacuten y acequias de infiltracioacutenhelliphelliphelliphelliphelliphellip2-5
Metodologiacutea de disentildeo de zanjas de infiltracioacuten y canales de desviacioacuten de aguahelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip6-11
Disentildeo de canales de desviacioacutenhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 11-20
disentildeo de sistema de zanjas de infiltracioacutenhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip21-23
Recomendaciones generaleshelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 24
Ejemplo de disentildeo de acequias de desviacioacutenhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 25-31
Ejemplo de disentildeo de zanjas de infiltracioacutenhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip32-34
Construccioacuten de zanjas de infiltracioacutenhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip34-40
Bibliografiacuteahelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip41
Iacutendicehelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip42
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III METODOLOGIacuteA DE DISENtildeO DE ZANJAS DE INFILTRACIOacuteN Y CANALES DE DESVIACIOacuteN DE AGUA
Existen obras de conservacioacuten de suelo que aumentan la infiltracioacuten como las zanjas y otras que regulan el flujo hiacutedrico como son los canales de desviacioacuten (Francke et al 1999) El disentildeo de estas obras necesita del anaacutelisis de precipitaciones que estime magnitudes e intensidades de precipitaciones en periacuteodos de tiempos pequentildeos que inciden directamente en la dimensioacuten de las obras a construir Con esta informacioacuten y el detalle de los datos de terreno se determina la escorrentiacutea que deberaacute controlar cada obra de conservacioacuten escorrentiacutea criacutetica tenieacutendose que disentildear de esta manera un canal de desviacioacuten o zanja de infiltracioacuten capaz de trasladarla o retenerla en parte
31 ANAacuteLISIS DE PRECIPITACIONES
La gran escasez de datos pluviomeacutetricos disponibles para cada localidad de nuestro paiacutes hace necesario meacutetodos analiacuteticos de estimacioacuten En especial sobre intensidades o magnitudes de lluvia para duraciones pequentildeasLa informacioacuten pluviomeacutetrica puede ser expresada de dos formas Seguacuten Espiacuteldora (1979) magnitud de lluvia laacutemina de agua (mm) que se produce en un cierto intervalo de tiempo o duracioacuten o intensidad lamina de agua por hora (mmhr) Por ejemplo es posible expresar la magnitud de lluvia de 1036 mm en 10 min en teacuterminos de intensidad que es igual a 6216 mmhr
311 ANAacuteLISIS DE FRECUENCIA
El dimensionamiento de obras de conservacioacuten de suelo debe estar asociado a un periacuteodo de duracioacuten considerando que las obras estaacuten insertas en aacutereas forestadas Su vida uacutetil debe ser no inferior al periacuteodo en el cual la plantacioacuten alcanza una cobertura protectora contra la accioacuten erosiva del agua lluvia Millaacuten (2000) recomienda dimensionar las obras para un periacuteodo de retorno de 10 antildeos entieacutendase periacuteodo de retorno como el intervalo promedio de tiempo dentro del cual cierta magnitud o intensidad de lluvia se iguala o excede una vez Cabe mencionar que el valor reciacuteproco del periacuteodo de retorno es la probabilidad de excedencia Es decir la probabilidad anual de igualar o sobrepasar cierta magnitud del fenoacutemeno en estudio Por ejemplo una zona con una precipitacioacuten maacutexima en 24 horas de 100 mm con periacuteodo de retorno de 10 antildeos significa que cada 10 antildeos se espera la ocurrencia de una lluvia igual o superior Por otra parte existe la probabilidad de excedencia de un 10 anual que se pueda igualar o exceder en 24 horas los 100 mmPara el anaacutelisis de precipitaciones la informacioacuten baacutesica es un registro anual de maacuteximas precipitaciones en 24 horas (X 1 X2 X3helliphellipXn) valor es de entrada para el estudio de lluvias asociadas a un periacuteodo de retorno utilizaacutendose la distribucioacuten de valores extremos o Gumbel
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comuacutenmente usada para anaacutelisis de frecuencia de variables hidroloacutegicas (Monsalve 1999) Por ejemplo Loacutepez et al (1994) propone utilizar esta distribucioacuten en la estimacioacuten de caudales maacuteximos con periacuteodo de retorno asociadoLa distribucioacuten de Gumbel seguacuten Millan (2000) tiene la siguiente funcioacuten de distribucioacuten de probabilidad
y por lo tanto la funcioacuten de densidad de probabilidad es
En directa relacioacuten con el anaacutelisis de frecuencia se encuentra el caacutelculo de los valor es α y β los cuales se obtienen a partir del registro de valores de precipitaciones En primer teacutermino se
obtienen los valor es de μy y σy de tabla seguacuten el nuacutemero de registro de precipitaciones (Tabla Nordm2)
Con estos valores ademaacutes del promedio (x) y desviacioacuten estaacutendar (s) de las maacuteximas precipitaciones anuales se obtienen los valor es de α y β luego de reemplazarlos en las Ecuaciones Nordm 1 y 2
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Obtenidos los paraacutemetros α y β es posible calcular las precipitaciones maacuteximas en 24 horas
(Pmax ) para un periacuteodo de retorno R a partir de la siguiente foacutermula
Siendo Pmax el valor de entrada para la obtencioacuten de valores de magnitud e intensidad de precipitaciones coeficiente duracioacuten estimada duracioacuten de precipitacioacuten
312 ANAacuteLISIS DE MAGNITUDES E INTENSIDADES DE LLUVIA PARA DURACIONES PEQUENtildeAS
Es necesaria la estimacioacuten de valores de magnitudes e intensidades en periacuteodos cortos de tiempo (generalmente igual o menor a 1hora) por cuanto inciden directamente en el aporte maacuteximo de escorrentiacutea que deberaacuten soportar las obras de conservacioacuten de suelo
3121 Coeficientes de duracioacutenPara estimaciones de magnitudes e intensidades de precipitacioacuten en periacuteodos de tiempo pequentildeo a partir de precipitaciones en 24 horas se utilizan los coeficientes de duracioacuten propuestos por Espiacuteldora definidos como el cociente entre la precipitacioacuten caiacuteda en ldquotrdquo min y la precipitacioacuten correspondiente en 1 hora asociadas a un mismo periacuteodo de retorno
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Disentildeo de zanjas de infiltracioacuten y acequias de desviacioacuten
Por ejemplo si queremos obtener la precipitacioacuten ocurrida en 10 minutos a partir de la ocurrencia de una precipitacioacuten de 30 mm en 1 hora primero debemos obtener el coeficiente de duracioacuten en este caso de 04 para 10 minutos (Tabla Nordm 3 valor que tambieacuten puede ser obtenido del Fig Nordm1) Por lo tanto la magnitud de precipitacioacuten en 10 minutos es 12 mm deducida de la ecuacioacuten Nordm4
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Disentildeo de zanjas de infiltracioacuten y acequias de desviacioacuten
La curva de intensidad duracioacuten y frecuencia estimada por Espiacuteldora (Bonelli 1986) y las calculadas con posterioridad por Varas y Saacutenchez con un nuacutemero superior de datos pluviomeacutetricos tienen diferencias significativas en los coeficientes de duracioacuten para 24 horas (Cdt 24hr) Espiacuteldora 404 y Varas y Saacutenchez 645 diferencia superior al 60 Bonelli (1986) explica que las estimaciones a partir del valor propuesto por Espiacuteldora exceden a las precipitaciones reales en la mayoriacutea de los casos Ante esta situacioacuten se recomienda utilizar un coeficiente de duracioacuten intermedio (Montt 1 i 2002) Es decir 49 valor estimado a partir de la foacutermula de Grunsky
3122 Caacutelculo de magnitudes e intensidades de lluvias
Conocida la precipitacioacuten en 24 horas (Pmax) asociada a un periacuteodo de retorno R (Seccioacuten 311 Ecuacioacuten Nordm 3) se determina la magnitud e intensidad de la precipitacioacuten para un tiempo t con el mismo Periacuteodo de Retorno R a partir de las siguientes ecuaciones
Los valores de magnitud e intensidad obtenidos precedentemente a partir de las ecuaciones anteriores originaran la curva de intensidad duracioacuten y frecuencia
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32 DISENtildeO DE CANALES DE DESVIACIOacuteN
Un canal debe ser capaz de encauzar las aguas vertidas en eacutel originadas de la maacutexima escorrentiacutea que pueda ocurrir en el aacuterea de impluvio en un tiempo determinado escorrentiacutea criacutetica (Suaacuterez de Castro 1979)
321 CAacuteLCULO DE ESCORRENTIacuteA CRIacuteTICA
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La escorrentiacutea que deberaacute evacuar el canal de desviacioacuten dependeraacute de La maacutexima intensidad de lluvias que puedan ocurrir en un periacuteodo y tiempo determinados Caracteriacutestica de las ver tientes (pendiente cubierta vegetal suelo etc) Extensioacuten de la ladera (aacuterea de impluvio)
La escorrentiacutea criacutetica se puede calcular a partir de la siguiente formula (Suaacuterez de Castro 1978 Morales 1995)
Coeficiente de Escorrentiacutea (C) Seguacuten Monsalve (1999)Coeficiente de escorrentiacutea se define como la relacioacuten entre el volumen de escorrentiacutea superficial total y el volumen total de agua precipitada en un intervalo de tiempo dado (Tabla Nordm4) Al respecto sentildeala Chow (1994) que el coeficiente de escorrentiacutea (C) es la variable menos precisa para el caacutelculo de la escorrentiacutea criacutetica La certeza del valor tabla dependeraacute de la experiencia en terreno de quien disentildee las obras de conservacioacuten
Intensidad criacutetica de las precipitaciones (I)
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Definida como la maacutexima intensidad que puede ocurrir en un tiempo igual al tiempo de concentracioacuten entieacutendase tiempo de concentracioacuten seguacuten Suaacuterez de Castro (1979) como el tiempo que ocupa una gota de agua en moverse desde la par te maacutes lejana de la ver tiente hasta el desaguumle (ver Fig Nordm 3) El tiempo de concentracioacuten puede estimarse por medio de la ecuacioacuten Nordm 8 o 9 o Fig Nordm 4
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Conocido el tiempo de concentracioacuten (T c) para el canal a disentildear se debe obtener el valor de intensidad criacutetica (I) para el caacutelculo de la escorrentiacutea criacutetica con un tiempo (t) igual al tiempo de concentracioacuten (Tc)
322 ESPECIFICACIONES TEacuteCNICAS DE DISENtildeO DEL CANAL
Un canal de desviacioacuten adecuado debe contener la escorrentiacutea criacutetica (Seccioacuten 321 Ecuacioacuten Nordm7) y seguacuten el terreno conducir el caudal a una velocidad menor que la maacutexima permitida para que la estructura del canal no se socave Obtenida la escorrentiacutea criacutetica y maacutexima velocidad permitida se determina el aacuterea miacutenima que deberaacute poseer la seccioacuten transversal a partir de la cual el canal podraacute cumplir con las caracteriacutesticas anteriormente sentildealadas
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Maacutexima velocidad del aguaSeguacuten Suaacuterez de Castro depende de la naturaleza del material en el cual se construye el canal (Tabla Nordm6)
Aacuterea miacutenimaEl disentildeo de un canal de desviacioacuten requiere de una serie de iteraciones a partir de una seccioacuten transversal del canal la cual como miacutenimo debiera tener una superficie igual a la calculada seguacuten Ecuacioacuten Nordm10
323 DISENtildeO SECCIOacuteN TRANSVERSAL
Una vez conocidas las especificaciones de escorrentiacutea criacutetica maacutexima velocidad permitida y aacuterea miacutenima se deberaacute realizar una serie de iteraciones de sucesivas secciones transversales a fin de encontrar aquella seccioacuten que sea capaz de trasladar de manera segura el caudal para el cual se disentildea Para este fin se propone una metodologiacutea descrita a continuacioacuten
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1 Seleccioacuten de aacuterea para la primera iteracioacuten Se recomienda utilizar un aacuterea igual o superior al aacuterea miacutenima de disentildeo (Ec Nordm 10)
2 Determinacioacuten de paraacutemetros de la seccioacuten transversal base y taludes seguacuten experiencia de terreno
3 Caacutelculo de los paraacutemetros de altura (H ecuacioacuten Nordm 11) ancho superior (as Ecuacioacuten Nordm 12)
longitud de taludes inferior y superior ( Linf y Lsup Ecuaciones Nordm 13 y Nordm14) y radio hidraacuteulico ( r Ecuacioacuten Nordm15)
4 Asignacioacuten de pendiente del canal (seguacuten experiencia en terreno) y determinacioacuten de un coeficiente de rugosidad (n Tabla Nordm8)
5 Caacutelculo del caudal y velocidad de transporte del canal (Ecuaciones Nordm 17 y 18 respectivamente)
6 Realizacioacuten de test de control de las especificaciones teacutecnicas del canal (Seccioacuten Nordm 325)
7 Si el canal no satisface las especificaciones teacutecnicas se procede a un nuevo disentildeo seguacuten las opciones- modificacioacuten de la pendiente para luego realizarse nuevamente el test de control- modificacioacuten de la seccioacuten transversal (se recomienda un aumento de un orden del 5-10 respecto a la uacuteltima iterada) volviendo a la secuencia a partir del punto Nordm2 de esta seccioacuten
Aprobadas las condicionantes teacutecnicas y el test de control de calidad de disentildeo el perfil del canal podraacute ser implementado en terreno
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Caacutelculo de los componentes de la seccioacuten transversal
Los datos de entrada para el disentildeo del canal son los siguientes
AacuteREA (Ac) Aacuterea de disentildeo Se recomienda utilizar como primera iteracioacuten el aacuterea miacutenima de disentildeo (A min Ecuacioacuten Nordm 10) o una levemente superior y aumentar en cada iteracioacuten entre un 5 - 10 hasta encontrar el disentilde0 adecuado
BASE (b) Valor predefinido normalmente igual a 02 m
TALUD INFERIOR Y SUPERIOR Entieacutendase taludes la inclinacioacuten que poseen las paredes laterales del canal y las cuales se expresan en forma de proporcioacuten en donde 1 Z se representa de la siguiente manera
Importante en la determinacioacuten de los taludes del canal es que eacutestos sean adecuados para cada tipo de suelo de modo que el canal no se desmorone (Zinf - Zsup) Se debe tener cuidado de manera especial en obras de conservacioacuten desarrolladas en suelos de texturas livianas (arenosas) construyeacutendose con taludes mayores (ver recomendaciones hechas por el Ministerio de Obras Puacuteblicas para canales de drenaje o proteccioacuten de carreteras Tabla Nordm 7)
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Se debe considerar que para una misma seccioacuten transversal aqueacutella que posea el mayor radio hidraacuteulico (proporcioacuten entre el aacuterea transversal Ac y el periacutemetro mojado Fig Nordm5) es la seccioacuten capaz de trasladar el mayor caudal
Una vez calculada la altura se procede al caacutelculo de las siguientes componentes de la seccioacuten transversal del canal
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Opcionalmente para comprobar si los caacutelculos de los paraacutemetros de la seccioacuten transversal si fueron bien efectuados se recomienda calcular el aacuterea de la seccioacuten transversal con la ecuacioacuten Nordm 16 que debiera ser igual al aacuterea de disentildeo Ac
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324 CAPACIDADES DEL CANAL DISENtildeADO
Una vez disentildeada la seccioacuten transversal del canal es asignada una pendiente para el canal y se determina el coeficiente de rugosidad del canal que corresponde a las condiciones de terreno (n seguacuten Tabla Nordm8) Con estos valores se calcula la velocidad y el caudal que transportaraacute el canal por medio de las ecuaciones de Manning descritas a continuacioacuten
325 TEST DE CONTROL DE ESPECIFICACIONES TEacuteCNICAS DEL CANAL
Obtenidos los valor es del caudal y velocidad se verifica si el disentildeo del canal se encuentra realizado en concordancia con las especificaciones teacutecnicas (Seccioacuten 322) De no ser asiacute se deberaacute realizar un nuevo disentildeo (modificando la pendiente yo la seccioacuten transversal) que deberaacute someterse nuevamente a verificacioacuten Asiacute sucesivamente hasta encontrar el disentildeo adecuado
CONDICIONANTES TEacuteCNICAS De esta forma el disentildeo de un canal deberaacute cumplir con las siguientes caracteriacutesticas
bull
Aacuterea del canal sea mayor o igual que el aacuterea miacutenima (Amin Qesc Vmax en donde Qesc
escorrentiacutea criacutetica Ecuacioacuten Nordm 7 y Vmax Velocidad maacutexima permitida Tabla Nordm6)
Ac (Ecuacion Nordm16) gt= Amin (Ecuacioacuten Nordm10)
bull Escorrentiacutea criacutetica (Qesc Ecuacioacuten Nordm 7) sea menor que el caudal Qc determinado para el canal disentildeado (Ecuacioacuten Nordm 17)
Qc (Ecuacioacuten Nordm 17) gt= Qesc (Ecuacioacuten Nordm 7)
bull La velocidad del flujo del canal (Ver Ecuacioacuten Nordm 18) sea menor que la velocidad maacutexima permitida seguacuten las caracteriacutesticas del canal disentildeado (Vmax Tabla Nordm 6)
Vc (Ecuacioacuten Nordm 18) lt= Vmax (Tabla Nordm 6)
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33 DISENtildeO DE SISTEMA DE ZANJAS DE INFILTRACIOacuteN
Seguacuten Millaacuten 2000 cada zanja de infiltracioacuten debe contener la totalidad del escurrimiento superficial para una determinada precipitacioacuten de disentildeo El autor considera el caacutelculo de la precipitacioacuten efectiva (Pe) como estimador de esta escorrentiacutea Esta situacioacuten soacutelo se cumple en forma praacutectica en suelos no saturadosCalculada la precipitacioacuten efectiva (Ecuacioacuten Nordm 19 Seccioacuten nordm 331) se pueden considerar dos opciones en el disentildeo de un sistema de zanjas de infiltracioacuten
a) A partir de un aacuterea predeterminado de la seccioacuten transversal Por lo tanto definidas sus componentes (base b altura H ancho superior as talud superior e inferior Zsup y zinf
longitudes de talud superior e inferior Lsup y Linf Fig Nordm5) y largo de una zanja se determina el distanciamiento entre ellas
b) A partir de un distanciamiento entre zanjas predeterminado (asociado por ejemplo a un esquema de plantacioacuten) se determina el aacuterea de la seccioacuten transversal y posteriormente se calculan sus componentes (base b altura H ancho superior as talud superior e inferior Zsup y
Zinf longitudes de talud superior e inferior Lsup y Linf Fig Nordm5)
331 CAacuteLCULO DE PRECIPITACIOacuteN EFECTIVA
Antes es necesario especificar el concepto precipitacioacuten efectiva P e Baacutesicamente es la diferencia entre la lluvia caiacuteda y el agua infiltrada Es decir el agua escurrida en un sistema de zanja corresponderaacute a la escorrentiacutea proveniente del aacuterea impluvio de la zanja (Fig Nordm5)Para el caacutelculo de la precipitacioacuten efectiva se requieren del siguiente procedimiento
Maacutexima precipitacioacuten en una hora con un periacuteodo de retorno de 10 antildeos valor calculado del anaacutelisis de las precipitaciones descritas en la Seccioacuten Nordm 31
Obtencioacuten del coeficiente de escorrentiacutea a partir de las caracteriacutesticas de terreno (Tabla Nordm 4)
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332 CAacuteLCULO DEL DISTANCIAMIENTO ENTRE ZANJAS A PARTIR DE UNA SUPERFICIE DE LA SECCIOacuteN TRANSVERSAL PREDETERMINADA
Como valores de entrada se necesitan precipitacioacuten efectiva (P e) y dimensiones de la zanja (largo superficie de seccioacuten transversal por lo tanto todos los componentes de la seccioacuten transversal es decir base altura ancho superior taludes inferior y superior) Para este anaacutelisis seraacute considerado sistema de zanja distribuido en tres tresbolillo como el descrito a continuacioacuten
Caacutelculo del distanciamiento entre zanjas
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333 CAacuteLCULO SUPERFICIE SECCIOacuteN TRANSVERSAL DE LA ZANJA A PARTIR DE DISTANCIAMIENTO PREDETERMINADO ENTRE ZANJAS
En este segundo caso se busca obtener las dimensiones de la zanja que sea capaz de retener la escorrentiacutea que recibiraacute del aacuterea de impluvio resultante del distanciamiento predeterminado (Fig Nordm 5)Como el valor es de entrada para el caacutelculo del aacuterea de la seccioacuten transversal se necesita la precipitacioacuten efectiva (P e) y distanciamiento entre zanja (D Fig Nordm7)
Una vez conocida la superficie de la seccioacuten transversal se calculan sus paraacutemetros teniendo en consideracioacuten como valor es de referencia las recomendaciones sobre taludes (Tabla Nordm 7) y adecuaacutendose a las restricciones legales
34 DISENtildeO DE LA SECCIOacuteN TRANSVERSAL DE LA ZANJA DE INFILTRACIOacuteN
A partir del aacuterea de la seccioacuten transversal de la zanja (ecuacioacuten Nordm 9) se procede a su disentildeo que requiere como valores de entrada base (b) taludes (Zinf y Zsup) datos asignados en forma arbitraria extraiacutedos de la experiencia en ter reno Con esta informacioacuten se determinan los demaacutes componentes de la seccioacuten transversal mediante las siguientes ecuaciones
Altura seccioacuten transversal H (Ecuacioacuten Nordm 11)
Ancho superior seccioacuten transversal as (Ecuacioacuten Nordm 12)
Longitud del talud inferior Linf (Ecuacioacuten Nordm 13)
Longitud del talud superior Lsup (Ecuacioacuten Nordm 14)
Obtenidos los resultados anteriores se podraacute construir la matriz de la zanja que maacutes tarde podraacute ser ejecutada en terreno
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35 RECOMENDACIONES GENERALES
En el disentildeo de canales y zanjas es recomendable sobredimensionar la capacidad de estas obras de evacuacioacuten e infiltracioacuten respectivamente teniendo presente que el disentildeo no considera mayor mente suelos saturados y guardando el debido equilibrio entre beneficio y costo
En consideracioacuten a los diferentes tipos de suelos que podemos encontrar es recomendable tener este factor en cuenta a la hora de determinar los taludes ya que una mala determinacioacuten de eacutestos tendriacutea como consecuencia el socavamiento de sus paredes laterales
Debido a los accidentes topograacuteficos del microrelieve la distribucioacuten espacial de las obras en terreno se ve en la praacutectica alterada seriamente Per o a pesar de estas dificultades debiera siempre propenderse a conformar unidades sistematizadas lo maacutes homogeacutenea posible de acuerdo al disentildeo original (zanjas Fig Nordm 7 canales Fig Nordm 3) Entieacutendase como unidad sistematizada la conformada por una aacuterea de captacioacuten de aguas lluvias (aacuterea de impluvio) y un aacuterea de recepcioacuten correspondiente a la obra misma
El correcto funcionamiento y mantenimiento de cada obra de conservacioacuten estaraacuten directamente relacionados con su vida uacutetil ya que procesos como la sedimentacioacuten reducen su capacidad de evacuar o retener escorrentiacutea superficial seguacuten sea el caso disminuyendo por ende el periacuteodo de retorno para el cual fueron construidas
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36 EJEMPLOS APLICACIOacuteN
361 Disentildeo de acequias de desviacioacuten
Se desea defender un tramo de carretera contra la escorrentiacutea superficial que produce una zona de ladera mediante un canal de desviacioacuten revestido de acuerdo con los datos de la siguiente figura La zona del proyecto se encuentra a 2700 msnm en la carretera de Cajamarca - Cumbe Mayo
Tabla A
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Tabla B
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Tabla c
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1 Descarga maacutexima de disentildeoCalcularemos para cada tramo de la figura
ordm Primer tramo (400 m) Bosque 15 pendiente longitud 400 m A = 8 Ha
calculloo de tiempo de concentracion TcTc = Tc1 + Tc2 = (Longitud del tramo)(velocidad ponderada + longitud del tramo)(velocidad maxima erosiva) las velocidades se estiman apartir de la Tabla ATc = 400(1460) + 400(1560) = 92 min
Con este valor se va a la Tabla B para estimar el valor de la intensidad maacutexima con una frecuencia de 10 antildeos
Imax = 70 mmh
El coeficiente de escorrentiacutea (C) se estima a partir de la Tabla C C 1deg tramo= C1 + C2 + C2 = 30 + 20+ 10 +15 = 75
Descarga maacutexima de disentildeo primer tramoQtramo1 = CIA360 = 075708360 = 117 m3s
ordm Segundo tramo (300 m) cultivo en limpio 15 pendiente longitud 400 m A = 4Ha + 2Ha = 6 Ha
calculo de tiempo de concentracion TcTc = Tc2 + Tc2-3 = (Longitud del tramo)(velocidad ponderada + longitud del tramo)(velocidad maxima erosiva) las velocidades se estiman apartir de la Tabla ATc = 92 + 300(1560) = 125 min
Con este valor se va a la Tabla B para estimar el valor de la intensidad maacutexima con una frecuencia de 10 antildeos
Imax = 625 mmh
El coeficiente de escorrentiacutea (C) se estima a partir de la Tabla CPasto natural 4Ha 20 de pendiente C = 30 + 20 + 10 + 15 = 75 entonces 754=300
Cultivo en limpio 2Ha 10 de pendiente C = 20 + 10 + 15 + 10 = 55 entonces 552=110
C2deg tramo = (300 + 110)6 = 68
C promedio tramo 1deg y 2deg = (758 + 686)14 = 72
Descarga maacutexima de disentildeo primer tramo A=8+6=14 HaQtramo2 = CIA360 = 072625360 = 175 m3s
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362 Disentildeo de zanjas de infiltracioacutenA) REGISTROS PLUVIOMETRICOS
Del anaacutelisis de precipitaciones de la Estacioacuten Weberbauer situada a 2536 msnm en la frontera centro oriental del aacutembito del SESA - Cajamarca se tienen los siguientes registros de lluvia maacutexima diarias
B ANAacuteLISIS DE FRECUENCIAS Y PERIODOS DE RETORNO
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Los datos de la columna (d) son graficados en papel de probabilidades Gumbel o se encuentra la distribucioacuten Lluvia Maacutexima Diaria Vs Tr en forma analiacutetica (ver Praacutectica coacutedigo H-2 Anaacutelisis de Tormenta Curvas Intensidad-Frecuencia-Duracioacuten)
Lluvia de Disentildeo = Lluvia Maacutexima Diaria para 10 antildeos de Retorno = 427 mm
C CONVERSIOacuteN DE LA LLUVIA MAacuteXIMA DIARIA A ESCORRENTIacuteASUPERFICIAL
No toda la lluvia que cae se convierte en escorrentiacutea superficial previamente se debe descontar la laacutemina que infiltra Una manera praacutectica de llegar a la lluvia o laacutemina que produce escorrentiacutea superficial es usando el meacutetodo SCS 1956 en donde se relacionan la altura total de lluvia caiacuteda con la que realmente produce escorrentiacutea Este meacutetodo se usa en combinacioacuten con las curvas nuacutemero La mayoriacutea de los suelos del aacutembito de accioacuten del SE5A son laderas empinadas con baja capacidad de infiltracioacuten superficiales con pastos naturales muy pobres que dan escasa cobertura cuando no son suelos sometidos a cultivos anuales Se asume estas condiciones extremas a fin de lograr un dimensionamiento conservador de las acequias de infiltracioacuten CN=875 por supuesto que se pueden aplicar condiciones maacutes favorables en suelos bien manejados y con usos adecuados a su capacidad para obtener disentildeos especiacuteficos en parcelas localesEntrando en la Fig NB 14 con P == 427 mm y CN = 875 hallamos Q = 175 mm de escorrentiacuteaEsto significa que la lluvia maacutexima diaria con 10 antildeos de frecuencia produciraacute 175 mm de escorrentiacutea oacute 175 m Ha oacute 00175 m m2
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D SECCIOacuteN DE ACEQUIA STANDARD Y ESPACIAMIENTO MAacuteXIMO
Adoptando la seccioacuten trapecial mostrada en la figura con un tirante de agua de 040 metros(que es tambieacuten la altura de los tabiques) tendremos una seccioacuten hidraacuteulica de 032 m2En 100 ml de acequia seraacuten 32 m3
Aacuterea de recoleccioacuten Maacutexima por Acequia de 100 ml = 3200175 = 1829 m2 Espaciamiento Maacuteximo = (1829m2)100m = 183m
Si seleccionamos con fines praacutecticos un espaciamiento maacuteximo de 20 m el incremento de volumen en la acequia representa 003 m de elevacioacuten en el tirante de agua lo cual no tiene importancia si hemos dimensionado las acequiase con un borde libre de 010 m Tambieacuten se debe tener en cuenta la longitud de la pendiente que debe ser menor cuanto mayor es la gradiente del terreno
IV CONSTRUCCIOacuteN DE ZANJAS DE INFILTRACIOacuteN
iquestQUE MATERIALES Y HERRAMIENTAS SE NECESITAN PARA CONSTRUIR LAS ZANJAS DE INFILTRACIOacuteN Los materiales a utilizarse son los siguientes
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iquestCOMO FUNCIONA LA ZANJA DE INFILTRACIOacuteN
El agua que se acumula en la zanja se infiltra al suelo y da humedad a las plantas situadas en la parte baja de la zanja La zanja de infiltracioacuten ayuda a las plantitas a tener maacutes agua en los periacuteodos con poca lluvia dando agua y vida
iquestDOacuteNDE CONSTRUIR LAS ZANJAS DE INFILTRACIOacuteN
Es lo maacutes recomendable construir las zanjas de infiltracioacuten en TERRENOS DE PASTIZALES SOBRE TODO EN LA PARTE SUPERIOR DE TERRENOS SECOS
Ademaacutes las zanjas de infiltracioacuten funcionan mejor cuando se construyen en LAS PARTES MAacuteS INCLINADAS DEL TERRENO
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LA CONSTRUCCIOacuteN DE LAS ZANJAS DE INFILTRACIOacuteN
Para construir las zanjas de infiltracioacuten seguimos 6 pasos
PASO 1Con el nivel en ldquoArdquo marcamos las liacuteneas sin caiacuteda donde queremos construir las zanjas de infiltracioacuten
PASO 2Sobre la liacutenea sin caiacuteda se marcan las zanjas de infiltracioacuten tomando en cuenta el largo y ancho de la zanja asiacute como la distancia entre zanjasLargo de la zanja 2 metros (2 pasos)Ancho de la zanja 40 centiacutemetros (2 cuartas)Ancho del tabique 40 centiacutemetros (2 cuartas)
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PASO 3Se excava la zanja hasta una profundidad de 40 cm Luego se ensancha la parte superior para evitar que caigan las paredes (o taludes) de la zanja
PASO 4La tierra que se saca de la zanja de infiltracioacuten debe depositarse en la parte baja de la zanja formando un pequentildeo camelloacutenOJOSe debe depositar la tierra no muy cerca de la zanja sino a unos 20 centiacutemetros (1 cuarta) de distancia para que la tierra no caiga otra vez en la zanja
PASO 5
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El espacio que hay entre una y otra zanja de infiltracioacuten tambieacuten debe excavarse hasta una profundidad de 10 centiacutemetros (una tacuteajlla)
Esto es importante porque permitiraacute que el agua de una zanja llena pueda pasar a otra zanja llenando asiacute todas las zanjas por igual
PASO 6Es bueno plantar pastos sobre los camellones para que estos sean maacutes fuertes y puedan aguantar mucho tiempo
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EL MANTENIMIENTODE LAS ZANJAS DE INFILTRACIOacuteN
Con cada tormenta de lluvia las zanjas de infiltracioacuten se llenan con tierra y restos de plantas
OJOiexclCuando estaacute llena la zanja de infiltracioacuten ya no puede acumular agua El material acumulado (lama) en la zanja contiene el suelo maacutes feacutertil de tus terrenosDebemos realizar el mantenimiento de la zanja de infiltracioacuten para asegurar su buen funcionamiento La zanja se limpia sacando la lama acumulada esta se lleva nuevamente a los terrenos iexclDe esta manera se aprovecha la lama
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iexclRecuerdaSi sacas el sedimento o lama la zanja acumula maacutes agua EntoncesEl mantenimiento debe realizarse permanentemente y sobre todo cuando la zanja se haya llenado
iexclCUIDADOAmigo agricultor En lo posible tienes que evitar que los animales entren en las zanjas de infiltracioacuten porque pueden derrumbar los costados de las zanjas y comer los pastos que protegen los camellones Tuacute has invertido tiempo y trabajo en la construccioacuten de las zanjas de infiltracioacuten entonces iexclno permitas que tu trabajo sea destruido
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INDICE
Tema Paacutegina
Introduccioacuten y objetivoshelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 1
Generalidades y caracteriacutesticas de zanjas de infiltracioacuten y acequias de infiltracioacutenhelliphelliphelliphelliphelliphellip2-5
Metodologiacutea de disentildeo de zanjas de infiltracioacuten y canales de desviacioacuten de aguahelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip6-11
Disentildeo de canales de desviacioacutenhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 11-20
disentildeo de sistema de zanjas de infiltracioacutenhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip21-23
Recomendaciones generaleshelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 24
Ejemplo de disentildeo de acequias de desviacioacutenhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 25-31
Ejemplo de disentildeo de zanjas de infiltracioacutenhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip32-34
Construccioacuten de zanjas de infiltracioacutenhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip34-40
Bibliografiacuteahelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip41
Iacutendicehelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip42
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comuacutenmente usada para anaacutelisis de frecuencia de variables hidroloacutegicas (Monsalve 1999) Por ejemplo Loacutepez et al (1994) propone utilizar esta distribucioacuten en la estimacioacuten de caudales maacuteximos con periacuteodo de retorno asociadoLa distribucioacuten de Gumbel seguacuten Millan (2000) tiene la siguiente funcioacuten de distribucioacuten de probabilidad
y por lo tanto la funcioacuten de densidad de probabilidad es
En directa relacioacuten con el anaacutelisis de frecuencia se encuentra el caacutelculo de los valor es α y β los cuales se obtienen a partir del registro de valores de precipitaciones En primer teacutermino se
obtienen los valor es de μy y σy de tabla seguacuten el nuacutemero de registro de precipitaciones (Tabla Nordm2)
Con estos valores ademaacutes del promedio (x) y desviacioacuten estaacutendar (s) de las maacuteximas precipitaciones anuales se obtienen los valor es de α y β luego de reemplazarlos en las Ecuaciones Nordm 1 y 2
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Obtenidos los paraacutemetros α y β es posible calcular las precipitaciones maacuteximas en 24 horas
(Pmax ) para un periacuteodo de retorno R a partir de la siguiente foacutermula
Siendo Pmax el valor de entrada para la obtencioacuten de valores de magnitud e intensidad de precipitaciones coeficiente duracioacuten estimada duracioacuten de precipitacioacuten
312 ANAacuteLISIS DE MAGNITUDES E INTENSIDADES DE LLUVIA PARA DURACIONES PEQUENtildeAS
Es necesaria la estimacioacuten de valores de magnitudes e intensidades en periacuteodos cortos de tiempo (generalmente igual o menor a 1hora) por cuanto inciden directamente en el aporte maacuteximo de escorrentiacutea que deberaacuten soportar las obras de conservacioacuten de suelo
3121 Coeficientes de duracioacutenPara estimaciones de magnitudes e intensidades de precipitacioacuten en periacuteodos de tiempo pequentildeo a partir de precipitaciones en 24 horas se utilizan los coeficientes de duracioacuten propuestos por Espiacuteldora definidos como el cociente entre la precipitacioacuten caiacuteda en ldquotrdquo min y la precipitacioacuten correspondiente en 1 hora asociadas a un mismo periacuteodo de retorno
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Disentildeo de zanjas de infiltracioacuten y acequias de desviacioacuten
Por ejemplo si queremos obtener la precipitacioacuten ocurrida en 10 minutos a partir de la ocurrencia de una precipitacioacuten de 30 mm en 1 hora primero debemos obtener el coeficiente de duracioacuten en este caso de 04 para 10 minutos (Tabla Nordm 3 valor que tambieacuten puede ser obtenido del Fig Nordm1) Por lo tanto la magnitud de precipitacioacuten en 10 minutos es 12 mm deducida de la ecuacioacuten Nordm4
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La curva de intensidad duracioacuten y frecuencia estimada por Espiacuteldora (Bonelli 1986) y las calculadas con posterioridad por Varas y Saacutenchez con un nuacutemero superior de datos pluviomeacutetricos tienen diferencias significativas en los coeficientes de duracioacuten para 24 horas (Cdt 24hr) Espiacuteldora 404 y Varas y Saacutenchez 645 diferencia superior al 60 Bonelli (1986) explica que las estimaciones a partir del valor propuesto por Espiacuteldora exceden a las precipitaciones reales en la mayoriacutea de los casos Ante esta situacioacuten se recomienda utilizar un coeficiente de duracioacuten intermedio (Montt 1 i 2002) Es decir 49 valor estimado a partir de la foacutermula de Grunsky
3122 Caacutelculo de magnitudes e intensidades de lluvias
Conocida la precipitacioacuten en 24 horas (Pmax) asociada a un periacuteodo de retorno R (Seccioacuten 311 Ecuacioacuten Nordm 3) se determina la magnitud e intensidad de la precipitacioacuten para un tiempo t con el mismo Periacuteodo de Retorno R a partir de las siguientes ecuaciones
Los valores de magnitud e intensidad obtenidos precedentemente a partir de las ecuaciones anteriores originaran la curva de intensidad duracioacuten y frecuencia
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32 DISENtildeO DE CANALES DE DESVIACIOacuteN
Un canal debe ser capaz de encauzar las aguas vertidas en eacutel originadas de la maacutexima escorrentiacutea que pueda ocurrir en el aacuterea de impluvio en un tiempo determinado escorrentiacutea criacutetica (Suaacuterez de Castro 1979)
321 CAacuteLCULO DE ESCORRENTIacuteA CRIacuteTICA
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Disentildeo de zanjas de infiltracioacuten y acequias de desviacioacuten
La escorrentiacutea que deberaacute evacuar el canal de desviacioacuten dependeraacute de La maacutexima intensidad de lluvias que puedan ocurrir en un periacuteodo y tiempo determinados Caracteriacutestica de las ver tientes (pendiente cubierta vegetal suelo etc) Extensioacuten de la ladera (aacuterea de impluvio)
La escorrentiacutea criacutetica se puede calcular a partir de la siguiente formula (Suaacuterez de Castro 1978 Morales 1995)
Coeficiente de Escorrentiacutea (C) Seguacuten Monsalve (1999)Coeficiente de escorrentiacutea se define como la relacioacuten entre el volumen de escorrentiacutea superficial total y el volumen total de agua precipitada en un intervalo de tiempo dado (Tabla Nordm4) Al respecto sentildeala Chow (1994) que el coeficiente de escorrentiacutea (C) es la variable menos precisa para el caacutelculo de la escorrentiacutea criacutetica La certeza del valor tabla dependeraacute de la experiencia en terreno de quien disentildee las obras de conservacioacuten
Intensidad criacutetica de las precipitaciones (I)
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Disentildeo de zanjas de infiltracioacuten y acequias de desviacioacuten
Definida como la maacutexima intensidad que puede ocurrir en un tiempo igual al tiempo de concentracioacuten entieacutendase tiempo de concentracioacuten seguacuten Suaacuterez de Castro (1979) como el tiempo que ocupa una gota de agua en moverse desde la par te maacutes lejana de la ver tiente hasta el desaguumle (ver Fig Nordm 3) El tiempo de concentracioacuten puede estimarse por medio de la ecuacioacuten Nordm 8 o 9 o Fig Nordm 4
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Disentildeo de zanjas de infiltracioacuten y acequias de desviacioacuten
Conocido el tiempo de concentracioacuten (T c) para el canal a disentildear se debe obtener el valor de intensidad criacutetica (I) para el caacutelculo de la escorrentiacutea criacutetica con un tiempo (t) igual al tiempo de concentracioacuten (Tc)
322 ESPECIFICACIONES TEacuteCNICAS DE DISENtildeO DEL CANAL
Un canal de desviacioacuten adecuado debe contener la escorrentiacutea criacutetica (Seccioacuten 321 Ecuacioacuten Nordm7) y seguacuten el terreno conducir el caudal a una velocidad menor que la maacutexima permitida para que la estructura del canal no se socave Obtenida la escorrentiacutea criacutetica y maacutexima velocidad permitida se determina el aacuterea miacutenima que deberaacute poseer la seccioacuten transversal a partir de la cual el canal podraacute cumplir con las caracteriacutesticas anteriormente sentildealadas
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Maacutexima velocidad del aguaSeguacuten Suaacuterez de Castro depende de la naturaleza del material en el cual se construye el canal (Tabla Nordm6)
Aacuterea miacutenimaEl disentildeo de un canal de desviacioacuten requiere de una serie de iteraciones a partir de una seccioacuten transversal del canal la cual como miacutenimo debiera tener una superficie igual a la calculada seguacuten Ecuacioacuten Nordm10
323 DISENtildeO SECCIOacuteN TRANSVERSAL
Una vez conocidas las especificaciones de escorrentiacutea criacutetica maacutexima velocidad permitida y aacuterea miacutenima se deberaacute realizar una serie de iteraciones de sucesivas secciones transversales a fin de encontrar aquella seccioacuten que sea capaz de trasladar de manera segura el caudal para el cual se disentildea Para este fin se propone una metodologiacutea descrita a continuacioacuten
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Disentildeo de zanjas de infiltracioacuten y acequias de desviacioacuten
1 Seleccioacuten de aacuterea para la primera iteracioacuten Se recomienda utilizar un aacuterea igual o superior al aacuterea miacutenima de disentildeo (Ec Nordm 10)
2 Determinacioacuten de paraacutemetros de la seccioacuten transversal base y taludes seguacuten experiencia de terreno
3 Caacutelculo de los paraacutemetros de altura (H ecuacioacuten Nordm 11) ancho superior (as Ecuacioacuten Nordm 12)
longitud de taludes inferior y superior ( Linf y Lsup Ecuaciones Nordm 13 y Nordm14) y radio hidraacuteulico ( r Ecuacioacuten Nordm15)
4 Asignacioacuten de pendiente del canal (seguacuten experiencia en terreno) y determinacioacuten de un coeficiente de rugosidad (n Tabla Nordm8)
5 Caacutelculo del caudal y velocidad de transporte del canal (Ecuaciones Nordm 17 y 18 respectivamente)
6 Realizacioacuten de test de control de las especificaciones teacutecnicas del canal (Seccioacuten Nordm 325)
7 Si el canal no satisface las especificaciones teacutecnicas se procede a un nuevo disentildeo seguacuten las opciones- modificacioacuten de la pendiente para luego realizarse nuevamente el test de control- modificacioacuten de la seccioacuten transversal (se recomienda un aumento de un orden del 5-10 respecto a la uacuteltima iterada) volviendo a la secuencia a partir del punto Nordm2 de esta seccioacuten
Aprobadas las condicionantes teacutecnicas y el test de control de calidad de disentildeo el perfil del canal podraacute ser implementado en terreno
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Disentildeo de zanjas de infiltracioacuten y acequias de desviacioacuten
Caacutelculo de los componentes de la seccioacuten transversal
Los datos de entrada para el disentildeo del canal son los siguientes
AacuteREA (Ac) Aacuterea de disentildeo Se recomienda utilizar como primera iteracioacuten el aacuterea miacutenima de disentildeo (A min Ecuacioacuten Nordm 10) o una levemente superior y aumentar en cada iteracioacuten entre un 5 - 10 hasta encontrar el disentilde0 adecuado
BASE (b) Valor predefinido normalmente igual a 02 m
TALUD INFERIOR Y SUPERIOR Entieacutendase taludes la inclinacioacuten que poseen las paredes laterales del canal y las cuales se expresan en forma de proporcioacuten en donde 1 Z se representa de la siguiente manera
Importante en la determinacioacuten de los taludes del canal es que eacutestos sean adecuados para cada tipo de suelo de modo que el canal no se desmorone (Zinf - Zsup) Se debe tener cuidado de manera especial en obras de conservacioacuten desarrolladas en suelos de texturas livianas (arenosas) construyeacutendose con taludes mayores (ver recomendaciones hechas por el Ministerio de Obras Puacuteblicas para canales de drenaje o proteccioacuten de carreteras Tabla Nordm 7)
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Se debe considerar que para una misma seccioacuten transversal aqueacutella que posea el mayor radio hidraacuteulico (proporcioacuten entre el aacuterea transversal Ac y el periacutemetro mojado Fig Nordm5) es la seccioacuten capaz de trasladar el mayor caudal
Una vez calculada la altura se procede al caacutelculo de las siguientes componentes de la seccioacuten transversal del canal
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Opcionalmente para comprobar si los caacutelculos de los paraacutemetros de la seccioacuten transversal si fueron bien efectuados se recomienda calcular el aacuterea de la seccioacuten transversal con la ecuacioacuten Nordm 16 que debiera ser igual al aacuterea de disentildeo Ac
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Disentildeo de zanjas de infiltracioacuten y acequias de desviacioacuten
324 CAPACIDADES DEL CANAL DISENtildeADO
Una vez disentildeada la seccioacuten transversal del canal es asignada una pendiente para el canal y se determina el coeficiente de rugosidad del canal que corresponde a las condiciones de terreno (n seguacuten Tabla Nordm8) Con estos valores se calcula la velocidad y el caudal que transportaraacute el canal por medio de las ecuaciones de Manning descritas a continuacioacuten
325 TEST DE CONTROL DE ESPECIFICACIONES TEacuteCNICAS DEL CANAL
Obtenidos los valor es del caudal y velocidad se verifica si el disentildeo del canal se encuentra realizado en concordancia con las especificaciones teacutecnicas (Seccioacuten 322) De no ser asiacute se deberaacute realizar un nuevo disentildeo (modificando la pendiente yo la seccioacuten transversal) que deberaacute someterse nuevamente a verificacioacuten Asiacute sucesivamente hasta encontrar el disentildeo adecuado
CONDICIONANTES TEacuteCNICAS De esta forma el disentildeo de un canal deberaacute cumplir con las siguientes caracteriacutesticas
bull
Aacuterea del canal sea mayor o igual que el aacuterea miacutenima (Amin Qesc Vmax en donde Qesc
escorrentiacutea criacutetica Ecuacioacuten Nordm 7 y Vmax Velocidad maacutexima permitida Tabla Nordm6)
Ac (Ecuacion Nordm16) gt= Amin (Ecuacioacuten Nordm10)
bull Escorrentiacutea criacutetica (Qesc Ecuacioacuten Nordm 7) sea menor que el caudal Qc determinado para el canal disentildeado (Ecuacioacuten Nordm 17)
Qc (Ecuacioacuten Nordm 17) gt= Qesc (Ecuacioacuten Nordm 7)
bull La velocidad del flujo del canal (Ver Ecuacioacuten Nordm 18) sea menor que la velocidad maacutexima permitida seguacuten las caracteriacutesticas del canal disentildeado (Vmax Tabla Nordm 6)
Vc (Ecuacioacuten Nordm 18) lt= Vmax (Tabla Nordm 6)
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33 DISENtildeO DE SISTEMA DE ZANJAS DE INFILTRACIOacuteN
Seguacuten Millaacuten 2000 cada zanja de infiltracioacuten debe contener la totalidad del escurrimiento superficial para una determinada precipitacioacuten de disentildeo El autor considera el caacutelculo de la precipitacioacuten efectiva (Pe) como estimador de esta escorrentiacutea Esta situacioacuten soacutelo se cumple en forma praacutectica en suelos no saturadosCalculada la precipitacioacuten efectiva (Ecuacioacuten Nordm 19 Seccioacuten nordm 331) se pueden considerar dos opciones en el disentildeo de un sistema de zanjas de infiltracioacuten
a) A partir de un aacuterea predeterminado de la seccioacuten transversal Por lo tanto definidas sus componentes (base b altura H ancho superior as talud superior e inferior Zsup y zinf
longitudes de talud superior e inferior Lsup y Linf Fig Nordm5) y largo de una zanja se determina el distanciamiento entre ellas
b) A partir de un distanciamiento entre zanjas predeterminado (asociado por ejemplo a un esquema de plantacioacuten) se determina el aacuterea de la seccioacuten transversal y posteriormente se calculan sus componentes (base b altura H ancho superior as talud superior e inferior Zsup y
Zinf longitudes de talud superior e inferior Lsup y Linf Fig Nordm5)
331 CAacuteLCULO DE PRECIPITACIOacuteN EFECTIVA
Antes es necesario especificar el concepto precipitacioacuten efectiva P e Baacutesicamente es la diferencia entre la lluvia caiacuteda y el agua infiltrada Es decir el agua escurrida en un sistema de zanja corresponderaacute a la escorrentiacutea proveniente del aacuterea impluvio de la zanja (Fig Nordm5)Para el caacutelculo de la precipitacioacuten efectiva se requieren del siguiente procedimiento
Maacutexima precipitacioacuten en una hora con un periacuteodo de retorno de 10 antildeos valor calculado del anaacutelisis de las precipitaciones descritas en la Seccioacuten Nordm 31
Obtencioacuten del coeficiente de escorrentiacutea a partir de las caracteriacutesticas de terreno (Tabla Nordm 4)
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332 CAacuteLCULO DEL DISTANCIAMIENTO ENTRE ZANJAS A PARTIR DE UNA SUPERFICIE DE LA SECCIOacuteN TRANSVERSAL PREDETERMINADA
Como valores de entrada se necesitan precipitacioacuten efectiva (P e) y dimensiones de la zanja (largo superficie de seccioacuten transversal por lo tanto todos los componentes de la seccioacuten transversal es decir base altura ancho superior taludes inferior y superior) Para este anaacutelisis seraacute considerado sistema de zanja distribuido en tres tresbolillo como el descrito a continuacioacuten
Caacutelculo del distanciamiento entre zanjas
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333 CAacuteLCULO SUPERFICIE SECCIOacuteN TRANSVERSAL DE LA ZANJA A PARTIR DE DISTANCIAMIENTO PREDETERMINADO ENTRE ZANJAS
En este segundo caso se busca obtener las dimensiones de la zanja que sea capaz de retener la escorrentiacutea que recibiraacute del aacuterea de impluvio resultante del distanciamiento predeterminado (Fig Nordm 5)Como el valor es de entrada para el caacutelculo del aacuterea de la seccioacuten transversal se necesita la precipitacioacuten efectiva (P e) y distanciamiento entre zanja (D Fig Nordm7)
Una vez conocida la superficie de la seccioacuten transversal se calculan sus paraacutemetros teniendo en consideracioacuten como valor es de referencia las recomendaciones sobre taludes (Tabla Nordm 7) y adecuaacutendose a las restricciones legales
34 DISENtildeO DE LA SECCIOacuteN TRANSVERSAL DE LA ZANJA DE INFILTRACIOacuteN
A partir del aacuterea de la seccioacuten transversal de la zanja (ecuacioacuten Nordm 9) se procede a su disentildeo que requiere como valores de entrada base (b) taludes (Zinf y Zsup) datos asignados en forma arbitraria extraiacutedos de la experiencia en ter reno Con esta informacioacuten se determinan los demaacutes componentes de la seccioacuten transversal mediante las siguientes ecuaciones
Altura seccioacuten transversal H (Ecuacioacuten Nordm 11)
Ancho superior seccioacuten transversal as (Ecuacioacuten Nordm 12)
Longitud del talud inferior Linf (Ecuacioacuten Nordm 13)
Longitud del talud superior Lsup (Ecuacioacuten Nordm 14)
Obtenidos los resultados anteriores se podraacute construir la matriz de la zanja que maacutes tarde podraacute ser ejecutada en terreno
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35 RECOMENDACIONES GENERALES
En el disentildeo de canales y zanjas es recomendable sobredimensionar la capacidad de estas obras de evacuacioacuten e infiltracioacuten respectivamente teniendo presente que el disentildeo no considera mayor mente suelos saturados y guardando el debido equilibrio entre beneficio y costo
En consideracioacuten a los diferentes tipos de suelos que podemos encontrar es recomendable tener este factor en cuenta a la hora de determinar los taludes ya que una mala determinacioacuten de eacutestos tendriacutea como consecuencia el socavamiento de sus paredes laterales
Debido a los accidentes topograacuteficos del microrelieve la distribucioacuten espacial de las obras en terreno se ve en la praacutectica alterada seriamente Per o a pesar de estas dificultades debiera siempre propenderse a conformar unidades sistematizadas lo maacutes homogeacutenea posible de acuerdo al disentildeo original (zanjas Fig Nordm 7 canales Fig Nordm 3) Entieacutendase como unidad sistematizada la conformada por una aacuterea de captacioacuten de aguas lluvias (aacuterea de impluvio) y un aacuterea de recepcioacuten correspondiente a la obra misma
El correcto funcionamiento y mantenimiento de cada obra de conservacioacuten estaraacuten directamente relacionados con su vida uacutetil ya que procesos como la sedimentacioacuten reducen su capacidad de evacuar o retener escorrentiacutea superficial seguacuten sea el caso disminuyendo por ende el periacuteodo de retorno para el cual fueron construidas
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36 EJEMPLOS APLICACIOacuteN
361 Disentildeo de acequias de desviacioacuten
Se desea defender un tramo de carretera contra la escorrentiacutea superficial que produce una zona de ladera mediante un canal de desviacioacuten revestido de acuerdo con los datos de la siguiente figura La zona del proyecto se encuentra a 2700 msnm en la carretera de Cajamarca - Cumbe Mayo
Tabla A
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Tabla B
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Tabla c
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1 Descarga maacutexima de disentildeoCalcularemos para cada tramo de la figura
ordm Primer tramo (400 m) Bosque 15 pendiente longitud 400 m A = 8 Ha
calculloo de tiempo de concentracion TcTc = Tc1 + Tc2 = (Longitud del tramo)(velocidad ponderada + longitud del tramo)(velocidad maxima erosiva) las velocidades se estiman apartir de la Tabla ATc = 400(1460) + 400(1560) = 92 min
Con este valor se va a la Tabla B para estimar el valor de la intensidad maacutexima con una frecuencia de 10 antildeos
Imax = 70 mmh
El coeficiente de escorrentiacutea (C) se estima a partir de la Tabla C C 1deg tramo= C1 + C2 + C2 = 30 + 20+ 10 +15 = 75
Descarga maacutexima de disentildeo primer tramoQtramo1 = CIA360 = 075708360 = 117 m3s
ordm Segundo tramo (300 m) cultivo en limpio 15 pendiente longitud 400 m A = 4Ha + 2Ha = 6 Ha
calculo de tiempo de concentracion TcTc = Tc2 + Tc2-3 = (Longitud del tramo)(velocidad ponderada + longitud del tramo)(velocidad maxima erosiva) las velocidades se estiman apartir de la Tabla ATc = 92 + 300(1560) = 125 min
Con este valor se va a la Tabla B para estimar el valor de la intensidad maacutexima con una frecuencia de 10 antildeos
Imax = 625 mmh
El coeficiente de escorrentiacutea (C) se estima a partir de la Tabla CPasto natural 4Ha 20 de pendiente C = 30 + 20 + 10 + 15 = 75 entonces 754=300
Cultivo en limpio 2Ha 10 de pendiente C = 20 + 10 + 15 + 10 = 55 entonces 552=110
C2deg tramo = (300 + 110)6 = 68
C promedio tramo 1deg y 2deg = (758 + 686)14 = 72
Descarga maacutexima de disentildeo primer tramo A=8+6=14 HaQtramo2 = CIA360 = 072625360 = 175 m3s
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362 Disentildeo de zanjas de infiltracioacutenA) REGISTROS PLUVIOMETRICOS
Del anaacutelisis de precipitaciones de la Estacioacuten Weberbauer situada a 2536 msnm en la frontera centro oriental del aacutembito del SESA - Cajamarca se tienen los siguientes registros de lluvia maacutexima diarias
B ANAacuteLISIS DE FRECUENCIAS Y PERIODOS DE RETORNO
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Disentildeo de zanjas de infiltracioacuten y acequias de desviacioacuten
Los datos de la columna (d) son graficados en papel de probabilidades Gumbel o se encuentra la distribucioacuten Lluvia Maacutexima Diaria Vs Tr en forma analiacutetica (ver Praacutectica coacutedigo H-2 Anaacutelisis de Tormenta Curvas Intensidad-Frecuencia-Duracioacuten)
Lluvia de Disentildeo = Lluvia Maacutexima Diaria para 10 antildeos de Retorno = 427 mm
C CONVERSIOacuteN DE LA LLUVIA MAacuteXIMA DIARIA A ESCORRENTIacuteASUPERFICIAL
No toda la lluvia que cae se convierte en escorrentiacutea superficial previamente se debe descontar la laacutemina que infiltra Una manera praacutectica de llegar a la lluvia o laacutemina que produce escorrentiacutea superficial es usando el meacutetodo SCS 1956 en donde se relacionan la altura total de lluvia caiacuteda con la que realmente produce escorrentiacutea Este meacutetodo se usa en combinacioacuten con las curvas nuacutemero La mayoriacutea de los suelos del aacutembito de accioacuten del SE5A son laderas empinadas con baja capacidad de infiltracioacuten superficiales con pastos naturales muy pobres que dan escasa cobertura cuando no son suelos sometidos a cultivos anuales Se asume estas condiciones extremas a fin de lograr un dimensionamiento conservador de las acequias de infiltracioacuten CN=875 por supuesto que se pueden aplicar condiciones maacutes favorables en suelos bien manejados y con usos adecuados a su capacidad para obtener disentildeos especiacuteficos en parcelas localesEntrando en la Fig NB 14 con P == 427 mm y CN = 875 hallamos Q = 175 mm de escorrentiacuteaEsto significa que la lluvia maacutexima diaria con 10 antildeos de frecuencia produciraacute 175 mm de escorrentiacutea oacute 175 m Ha oacute 00175 m m2
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D SECCIOacuteN DE ACEQUIA STANDARD Y ESPACIAMIENTO MAacuteXIMO
Adoptando la seccioacuten trapecial mostrada en la figura con un tirante de agua de 040 metros(que es tambieacuten la altura de los tabiques) tendremos una seccioacuten hidraacuteulica de 032 m2En 100 ml de acequia seraacuten 32 m3
Aacuterea de recoleccioacuten Maacutexima por Acequia de 100 ml = 3200175 = 1829 m2 Espaciamiento Maacuteximo = (1829m2)100m = 183m
Si seleccionamos con fines praacutecticos un espaciamiento maacuteximo de 20 m el incremento de volumen en la acequia representa 003 m de elevacioacuten en el tirante de agua lo cual no tiene importancia si hemos dimensionado las acequiase con un borde libre de 010 m Tambieacuten se debe tener en cuenta la longitud de la pendiente que debe ser menor cuanto mayor es la gradiente del terreno
IV CONSTRUCCIOacuteN DE ZANJAS DE INFILTRACIOacuteN
iquestQUE MATERIALES Y HERRAMIENTAS SE NECESITAN PARA CONSTRUIR LAS ZANJAS DE INFILTRACIOacuteN Los materiales a utilizarse son los siguientes
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iquestCOMO FUNCIONA LA ZANJA DE INFILTRACIOacuteN
El agua que se acumula en la zanja se infiltra al suelo y da humedad a las plantas situadas en la parte baja de la zanja La zanja de infiltracioacuten ayuda a las plantitas a tener maacutes agua en los periacuteodos con poca lluvia dando agua y vida
iquestDOacuteNDE CONSTRUIR LAS ZANJAS DE INFILTRACIOacuteN
Es lo maacutes recomendable construir las zanjas de infiltracioacuten en TERRENOS DE PASTIZALES SOBRE TODO EN LA PARTE SUPERIOR DE TERRENOS SECOS
Ademaacutes las zanjas de infiltracioacuten funcionan mejor cuando se construyen en LAS PARTES MAacuteS INCLINADAS DEL TERRENO
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LA CONSTRUCCIOacuteN DE LAS ZANJAS DE INFILTRACIOacuteN
Para construir las zanjas de infiltracioacuten seguimos 6 pasos
PASO 1Con el nivel en ldquoArdquo marcamos las liacuteneas sin caiacuteda donde queremos construir las zanjas de infiltracioacuten
PASO 2Sobre la liacutenea sin caiacuteda se marcan las zanjas de infiltracioacuten tomando en cuenta el largo y ancho de la zanja asiacute como la distancia entre zanjasLargo de la zanja 2 metros (2 pasos)Ancho de la zanja 40 centiacutemetros (2 cuartas)Ancho del tabique 40 centiacutemetros (2 cuartas)
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Disentildeo de zanjas de infiltracioacuten y acequias de desviacioacuten
PASO 3Se excava la zanja hasta una profundidad de 40 cm Luego se ensancha la parte superior para evitar que caigan las paredes (o taludes) de la zanja
PASO 4La tierra que se saca de la zanja de infiltracioacuten debe depositarse en la parte baja de la zanja formando un pequentildeo camelloacutenOJOSe debe depositar la tierra no muy cerca de la zanja sino a unos 20 centiacutemetros (1 cuarta) de distancia para que la tierra no caiga otra vez en la zanja
PASO 5
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El espacio que hay entre una y otra zanja de infiltracioacuten tambieacuten debe excavarse hasta una profundidad de 10 centiacutemetros (una tacuteajlla)
Esto es importante porque permitiraacute que el agua de una zanja llena pueda pasar a otra zanja llenando asiacute todas las zanjas por igual
PASO 6Es bueno plantar pastos sobre los camellones para que estos sean maacutes fuertes y puedan aguantar mucho tiempo
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EL MANTENIMIENTODE LAS ZANJAS DE INFILTRACIOacuteN
Con cada tormenta de lluvia las zanjas de infiltracioacuten se llenan con tierra y restos de plantas
OJOiexclCuando estaacute llena la zanja de infiltracioacuten ya no puede acumular agua El material acumulado (lama) en la zanja contiene el suelo maacutes feacutertil de tus terrenosDebemos realizar el mantenimiento de la zanja de infiltracioacuten para asegurar su buen funcionamiento La zanja se limpia sacando la lama acumulada esta se lleva nuevamente a los terrenos iexclDe esta manera se aprovecha la lama
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iexclRecuerdaSi sacas el sedimento o lama la zanja acumula maacutes agua EntoncesEl mantenimiento debe realizarse permanentemente y sobre todo cuando la zanja se haya llenado
iexclCUIDADOAmigo agricultor En lo posible tienes que evitar que los animales entren en las zanjas de infiltracioacuten porque pueden derrumbar los costados de las zanjas y comer los pastos que protegen los camellones Tuacute has invertido tiempo y trabajo en la construccioacuten de las zanjas de infiltracioacuten entonces iexclno permitas que tu trabajo sea destruido
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INDICE
Tema Paacutegina
Introduccioacuten y objetivoshelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 1
Generalidades y caracteriacutesticas de zanjas de infiltracioacuten y acequias de infiltracioacutenhelliphelliphelliphelliphelliphellip2-5
Metodologiacutea de disentildeo de zanjas de infiltracioacuten y canales de desviacioacuten de aguahelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip6-11
Disentildeo de canales de desviacioacutenhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 11-20
disentildeo de sistema de zanjas de infiltracioacutenhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip21-23
Recomendaciones generaleshelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 24
Ejemplo de disentildeo de acequias de desviacioacutenhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 25-31
Ejemplo de disentildeo de zanjas de infiltracioacutenhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip32-34
Construccioacuten de zanjas de infiltracioacutenhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip34-40
Bibliografiacuteahelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip41
Iacutendicehelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip42
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Disentildeo de zanjas de infiltracioacuten y acequias de desviacioacuten
Obtenidos los paraacutemetros α y β es posible calcular las precipitaciones maacuteximas en 24 horas
(Pmax ) para un periacuteodo de retorno R a partir de la siguiente foacutermula
Siendo Pmax el valor de entrada para la obtencioacuten de valores de magnitud e intensidad de precipitaciones coeficiente duracioacuten estimada duracioacuten de precipitacioacuten
312 ANAacuteLISIS DE MAGNITUDES E INTENSIDADES DE LLUVIA PARA DURACIONES PEQUENtildeAS
Es necesaria la estimacioacuten de valores de magnitudes e intensidades en periacuteodos cortos de tiempo (generalmente igual o menor a 1hora) por cuanto inciden directamente en el aporte maacuteximo de escorrentiacutea que deberaacuten soportar las obras de conservacioacuten de suelo
3121 Coeficientes de duracioacutenPara estimaciones de magnitudes e intensidades de precipitacioacuten en periacuteodos de tiempo pequentildeo a partir de precipitaciones en 24 horas se utilizan los coeficientes de duracioacuten propuestos por Espiacuteldora definidos como el cociente entre la precipitacioacuten caiacuteda en ldquotrdquo min y la precipitacioacuten correspondiente en 1 hora asociadas a un mismo periacuteodo de retorno
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Disentildeo de zanjas de infiltracioacuten y acequias de desviacioacuten
Por ejemplo si queremos obtener la precipitacioacuten ocurrida en 10 minutos a partir de la ocurrencia de una precipitacioacuten de 30 mm en 1 hora primero debemos obtener el coeficiente de duracioacuten en este caso de 04 para 10 minutos (Tabla Nordm 3 valor que tambieacuten puede ser obtenido del Fig Nordm1) Por lo tanto la magnitud de precipitacioacuten en 10 minutos es 12 mm deducida de la ecuacioacuten Nordm4
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Disentildeo de zanjas de infiltracioacuten y acequias de desviacioacuten
La curva de intensidad duracioacuten y frecuencia estimada por Espiacuteldora (Bonelli 1986) y las calculadas con posterioridad por Varas y Saacutenchez con un nuacutemero superior de datos pluviomeacutetricos tienen diferencias significativas en los coeficientes de duracioacuten para 24 horas (Cdt 24hr) Espiacuteldora 404 y Varas y Saacutenchez 645 diferencia superior al 60 Bonelli (1986) explica que las estimaciones a partir del valor propuesto por Espiacuteldora exceden a las precipitaciones reales en la mayoriacutea de los casos Ante esta situacioacuten se recomienda utilizar un coeficiente de duracioacuten intermedio (Montt 1 i 2002) Es decir 49 valor estimado a partir de la foacutermula de Grunsky
3122 Caacutelculo de magnitudes e intensidades de lluvias
Conocida la precipitacioacuten en 24 horas (Pmax) asociada a un periacuteodo de retorno R (Seccioacuten 311 Ecuacioacuten Nordm 3) se determina la magnitud e intensidad de la precipitacioacuten para un tiempo t con el mismo Periacuteodo de Retorno R a partir de las siguientes ecuaciones
Los valores de magnitud e intensidad obtenidos precedentemente a partir de las ecuaciones anteriores originaran la curva de intensidad duracioacuten y frecuencia
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Disentildeo de zanjas de infiltracioacuten y acequias de desviacioacuten
32 DISENtildeO DE CANALES DE DESVIACIOacuteN
Un canal debe ser capaz de encauzar las aguas vertidas en eacutel originadas de la maacutexima escorrentiacutea que pueda ocurrir en el aacuterea de impluvio en un tiempo determinado escorrentiacutea criacutetica (Suaacuterez de Castro 1979)
321 CAacuteLCULO DE ESCORRENTIacuteA CRIacuteTICA
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Disentildeo de zanjas de infiltracioacuten y acequias de desviacioacuten
La escorrentiacutea que deberaacute evacuar el canal de desviacioacuten dependeraacute de La maacutexima intensidad de lluvias que puedan ocurrir en un periacuteodo y tiempo determinados Caracteriacutestica de las ver tientes (pendiente cubierta vegetal suelo etc) Extensioacuten de la ladera (aacuterea de impluvio)
La escorrentiacutea criacutetica se puede calcular a partir de la siguiente formula (Suaacuterez de Castro 1978 Morales 1995)
Coeficiente de Escorrentiacutea (C) Seguacuten Monsalve (1999)Coeficiente de escorrentiacutea se define como la relacioacuten entre el volumen de escorrentiacutea superficial total y el volumen total de agua precipitada en un intervalo de tiempo dado (Tabla Nordm4) Al respecto sentildeala Chow (1994) que el coeficiente de escorrentiacutea (C) es la variable menos precisa para el caacutelculo de la escorrentiacutea criacutetica La certeza del valor tabla dependeraacute de la experiencia en terreno de quien disentildee las obras de conservacioacuten
Intensidad criacutetica de las precipitaciones (I)
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Disentildeo de zanjas de infiltracioacuten y acequias de desviacioacuten
Definida como la maacutexima intensidad que puede ocurrir en un tiempo igual al tiempo de concentracioacuten entieacutendase tiempo de concentracioacuten seguacuten Suaacuterez de Castro (1979) como el tiempo que ocupa una gota de agua en moverse desde la par te maacutes lejana de la ver tiente hasta el desaguumle (ver Fig Nordm 3) El tiempo de concentracioacuten puede estimarse por medio de la ecuacioacuten Nordm 8 o 9 o Fig Nordm 4
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Disentildeo de zanjas de infiltracioacuten y acequias de desviacioacuten
Conocido el tiempo de concentracioacuten (T c) para el canal a disentildear se debe obtener el valor de intensidad criacutetica (I) para el caacutelculo de la escorrentiacutea criacutetica con un tiempo (t) igual al tiempo de concentracioacuten (Tc)
322 ESPECIFICACIONES TEacuteCNICAS DE DISENtildeO DEL CANAL
Un canal de desviacioacuten adecuado debe contener la escorrentiacutea criacutetica (Seccioacuten 321 Ecuacioacuten Nordm7) y seguacuten el terreno conducir el caudal a una velocidad menor que la maacutexima permitida para que la estructura del canal no se socave Obtenida la escorrentiacutea criacutetica y maacutexima velocidad permitida se determina el aacuterea miacutenima que deberaacute poseer la seccioacuten transversal a partir de la cual el canal podraacute cumplir con las caracteriacutesticas anteriormente sentildealadas
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Disentildeo de zanjas de infiltracioacuten y acequias de desviacioacuten
Maacutexima velocidad del aguaSeguacuten Suaacuterez de Castro depende de la naturaleza del material en el cual se construye el canal (Tabla Nordm6)
Aacuterea miacutenimaEl disentildeo de un canal de desviacioacuten requiere de una serie de iteraciones a partir de una seccioacuten transversal del canal la cual como miacutenimo debiera tener una superficie igual a la calculada seguacuten Ecuacioacuten Nordm10
323 DISENtildeO SECCIOacuteN TRANSVERSAL
Una vez conocidas las especificaciones de escorrentiacutea criacutetica maacutexima velocidad permitida y aacuterea miacutenima se deberaacute realizar una serie de iteraciones de sucesivas secciones transversales a fin de encontrar aquella seccioacuten que sea capaz de trasladar de manera segura el caudal para el cual se disentildea Para este fin se propone una metodologiacutea descrita a continuacioacuten
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Disentildeo de zanjas de infiltracioacuten y acequias de desviacioacuten
1 Seleccioacuten de aacuterea para la primera iteracioacuten Se recomienda utilizar un aacuterea igual o superior al aacuterea miacutenima de disentildeo (Ec Nordm 10)
2 Determinacioacuten de paraacutemetros de la seccioacuten transversal base y taludes seguacuten experiencia de terreno
3 Caacutelculo de los paraacutemetros de altura (H ecuacioacuten Nordm 11) ancho superior (as Ecuacioacuten Nordm 12)
longitud de taludes inferior y superior ( Linf y Lsup Ecuaciones Nordm 13 y Nordm14) y radio hidraacuteulico ( r Ecuacioacuten Nordm15)
4 Asignacioacuten de pendiente del canal (seguacuten experiencia en terreno) y determinacioacuten de un coeficiente de rugosidad (n Tabla Nordm8)
5 Caacutelculo del caudal y velocidad de transporte del canal (Ecuaciones Nordm 17 y 18 respectivamente)
6 Realizacioacuten de test de control de las especificaciones teacutecnicas del canal (Seccioacuten Nordm 325)
7 Si el canal no satisface las especificaciones teacutecnicas se procede a un nuevo disentildeo seguacuten las opciones- modificacioacuten de la pendiente para luego realizarse nuevamente el test de control- modificacioacuten de la seccioacuten transversal (se recomienda un aumento de un orden del 5-10 respecto a la uacuteltima iterada) volviendo a la secuencia a partir del punto Nordm2 de esta seccioacuten
Aprobadas las condicionantes teacutecnicas y el test de control de calidad de disentildeo el perfil del canal podraacute ser implementado en terreno
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Disentildeo de zanjas de infiltracioacuten y acequias de desviacioacuten
Caacutelculo de los componentes de la seccioacuten transversal
Los datos de entrada para el disentildeo del canal son los siguientes
AacuteREA (Ac) Aacuterea de disentildeo Se recomienda utilizar como primera iteracioacuten el aacuterea miacutenima de disentildeo (A min Ecuacioacuten Nordm 10) o una levemente superior y aumentar en cada iteracioacuten entre un 5 - 10 hasta encontrar el disentilde0 adecuado
BASE (b) Valor predefinido normalmente igual a 02 m
TALUD INFERIOR Y SUPERIOR Entieacutendase taludes la inclinacioacuten que poseen las paredes laterales del canal y las cuales se expresan en forma de proporcioacuten en donde 1 Z se representa de la siguiente manera
Importante en la determinacioacuten de los taludes del canal es que eacutestos sean adecuados para cada tipo de suelo de modo que el canal no se desmorone (Zinf - Zsup) Se debe tener cuidado de manera especial en obras de conservacioacuten desarrolladas en suelos de texturas livianas (arenosas) construyeacutendose con taludes mayores (ver recomendaciones hechas por el Ministerio de Obras Puacuteblicas para canales de drenaje o proteccioacuten de carreteras Tabla Nordm 7)
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Disentildeo de zanjas de infiltracioacuten y acequias de desviacioacuten
Se debe considerar que para una misma seccioacuten transversal aqueacutella que posea el mayor radio hidraacuteulico (proporcioacuten entre el aacuterea transversal Ac y el periacutemetro mojado Fig Nordm5) es la seccioacuten capaz de trasladar el mayor caudal
Una vez calculada la altura se procede al caacutelculo de las siguientes componentes de la seccioacuten transversal del canal
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Disentildeo de zanjas de infiltracioacuten y acequias de desviacioacuten
Opcionalmente para comprobar si los caacutelculos de los paraacutemetros de la seccioacuten transversal si fueron bien efectuados se recomienda calcular el aacuterea de la seccioacuten transversal con la ecuacioacuten Nordm 16 que debiera ser igual al aacuterea de disentildeo Ac
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Disentildeo de zanjas de infiltracioacuten y acequias de desviacioacuten
324 CAPACIDADES DEL CANAL DISENtildeADO
Una vez disentildeada la seccioacuten transversal del canal es asignada una pendiente para el canal y se determina el coeficiente de rugosidad del canal que corresponde a las condiciones de terreno (n seguacuten Tabla Nordm8) Con estos valores se calcula la velocidad y el caudal que transportaraacute el canal por medio de las ecuaciones de Manning descritas a continuacioacuten
325 TEST DE CONTROL DE ESPECIFICACIONES TEacuteCNICAS DEL CANAL
Obtenidos los valor es del caudal y velocidad se verifica si el disentildeo del canal se encuentra realizado en concordancia con las especificaciones teacutecnicas (Seccioacuten 322) De no ser asiacute se deberaacute realizar un nuevo disentildeo (modificando la pendiente yo la seccioacuten transversal) que deberaacute someterse nuevamente a verificacioacuten Asiacute sucesivamente hasta encontrar el disentildeo adecuado
CONDICIONANTES TEacuteCNICAS De esta forma el disentildeo de un canal deberaacute cumplir con las siguientes caracteriacutesticas
bull
Aacuterea del canal sea mayor o igual que el aacuterea miacutenima (Amin Qesc Vmax en donde Qesc
escorrentiacutea criacutetica Ecuacioacuten Nordm 7 y Vmax Velocidad maacutexima permitida Tabla Nordm6)
Ac (Ecuacion Nordm16) gt= Amin (Ecuacioacuten Nordm10)
bull Escorrentiacutea criacutetica (Qesc Ecuacioacuten Nordm 7) sea menor que el caudal Qc determinado para el canal disentildeado (Ecuacioacuten Nordm 17)
Qc (Ecuacioacuten Nordm 17) gt= Qesc (Ecuacioacuten Nordm 7)
bull La velocidad del flujo del canal (Ver Ecuacioacuten Nordm 18) sea menor que la velocidad maacutexima permitida seguacuten las caracteriacutesticas del canal disentildeado (Vmax Tabla Nordm 6)
Vc (Ecuacioacuten Nordm 18) lt= Vmax (Tabla Nordm 6)
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33 DISENtildeO DE SISTEMA DE ZANJAS DE INFILTRACIOacuteN
Seguacuten Millaacuten 2000 cada zanja de infiltracioacuten debe contener la totalidad del escurrimiento superficial para una determinada precipitacioacuten de disentildeo El autor considera el caacutelculo de la precipitacioacuten efectiva (Pe) como estimador de esta escorrentiacutea Esta situacioacuten soacutelo se cumple en forma praacutectica en suelos no saturadosCalculada la precipitacioacuten efectiva (Ecuacioacuten Nordm 19 Seccioacuten nordm 331) se pueden considerar dos opciones en el disentildeo de un sistema de zanjas de infiltracioacuten
a) A partir de un aacuterea predeterminado de la seccioacuten transversal Por lo tanto definidas sus componentes (base b altura H ancho superior as talud superior e inferior Zsup y zinf
longitudes de talud superior e inferior Lsup y Linf Fig Nordm5) y largo de una zanja se determina el distanciamiento entre ellas
b) A partir de un distanciamiento entre zanjas predeterminado (asociado por ejemplo a un esquema de plantacioacuten) se determina el aacuterea de la seccioacuten transversal y posteriormente se calculan sus componentes (base b altura H ancho superior as talud superior e inferior Zsup y
Zinf longitudes de talud superior e inferior Lsup y Linf Fig Nordm5)
331 CAacuteLCULO DE PRECIPITACIOacuteN EFECTIVA
Antes es necesario especificar el concepto precipitacioacuten efectiva P e Baacutesicamente es la diferencia entre la lluvia caiacuteda y el agua infiltrada Es decir el agua escurrida en un sistema de zanja corresponderaacute a la escorrentiacutea proveniente del aacuterea impluvio de la zanja (Fig Nordm5)Para el caacutelculo de la precipitacioacuten efectiva se requieren del siguiente procedimiento
Maacutexima precipitacioacuten en una hora con un periacuteodo de retorno de 10 antildeos valor calculado del anaacutelisis de las precipitaciones descritas en la Seccioacuten Nordm 31
Obtencioacuten del coeficiente de escorrentiacutea a partir de las caracteriacutesticas de terreno (Tabla Nordm 4)
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332 CAacuteLCULO DEL DISTANCIAMIENTO ENTRE ZANJAS A PARTIR DE UNA SUPERFICIE DE LA SECCIOacuteN TRANSVERSAL PREDETERMINADA
Como valores de entrada se necesitan precipitacioacuten efectiva (P e) y dimensiones de la zanja (largo superficie de seccioacuten transversal por lo tanto todos los componentes de la seccioacuten transversal es decir base altura ancho superior taludes inferior y superior) Para este anaacutelisis seraacute considerado sistema de zanja distribuido en tres tresbolillo como el descrito a continuacioacuten
Caacutelculo del distanciamiento entre zanjas
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Disentildeo de zanjas de infiltracioacuten y acequias de desviacioacuten
333 CAacuteLCULO SUPERFICIE SECCIOacuteN TRANSVERSAL DE LA ZANJA A PARTIR DE DISTANCIAMIENTO PREDETERMINADO ENTRE ZANJAS
En este segundo caso se busca obtener las dimensiones de la zanja que sea capaz de retener la escorrentiacutea que recibiraacute del aacuterea de impluvio resultante del distanciamiento predeterminado (Fig Nordm 5)Como el valor es de entrada para el caacutelculo del aacuterea de la seccioacuten transversal se necesita la precipitacioacuten efectiva (P e) y distanciamiento entre zanja (D Fig Nordm7)
Una vez conocida la superficie de la seccioacuten transversal se calculan sus paraacutemetros teniendo en consideracioacuten como valor es de referencia las recomendaciones sobre taludes (Tabla Nordm 7) y adecuaacutendose a las restricciones legales
34 DISENtildeO DE LA SECCIOacuteN TRANSVERSAL DE LA ZANJA DE INFILTRACIOacuteN
A partir del aacuterea de la seccioacuten transversal de la zanja (ecuacioacuten Nordm 9) se procede a su disentildeo que requiere como valores de entrada base (b) taludes (Zinf y Zsup) datos asignados en forma arbitraria extraiacutedos de la experiencia en ter reno Con esta informacioacuten se determinan los demaacutes componentes de la seccioacuten transversal mediante las siguientes ecuaciones
Altura seccioacuten transversal H (Ecuacioacuten Nordm 11)
Ancho superior seccioacuten transversal as (Ecuacioacuten Nordm 12)
Longitud del talud inferior Linf (Ecuacioacuten Nordm 13)
Longitud del talud superior Lsup (Ecuacioacuten Nordm 14)
Obtenidos los resultados anteriores se podraacute construir la matriz de la zanja que maacutes tarde podraacute ser ejecutada en terreno
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Disentildeo de zanjas de infiltracioacuten y acequias de desviacioacuten
35 RECOMENDACIONES GENERALES
En el disentildeo de canales y zanjas es recomendable sobredimensionar la capacidad de estas obras de evacuacioacuten e infiltracioacuten respectivamente teniendo presente que el disentildeo no considera mayor mente suelos saturados y guardando el debido equilibrio entre beneficio y costo
En consideracioacuten a los diferentes tipos de suelos que podemos encontrar es recomendable tener este factor en cuenta a la hora de determinar los taludes ya que una mala determinacioacuten de eacutestos tendriacutea como consecuencia el socavamiento de sus paredes laterales
Debido a los accidentes topograacuteficos del microrelieve la distribucioacuten espacial de las obras en terreno se ve en la praacutectica alterada seriamente Per o a pesar de estas dificultades debiera siempre propenderse a conformar unidades sistematizadas lo maacutes homogeacutenea posible de acuerdo al disentildeo original (zanjas Fig Nordm 7 canales Fig Nordm 3) Entieacutendase como unidad sistematizada la conformada por una aacuterea de captacioacuten de aguas lluvias (aacuterea de impluvio) y un aacuterea de recepcioacuten correspondiente a la obra misma
El correcto funcionamiento y mantenimiento de cada obra de conservacioacuten estaraacuten directamente relacionados con su vida uacutetil ya que procesos como la sedimentacioacuten reducen su capacidad de evacuar o retener escorrentiacutea superficial seguacuten sea el caso disminuyendo por ende el periacuteodo de retorno para el cual fueron construidas
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Disentildeo de zanjas de infiltracioacuten y acequias de desviacioacuten
36 EJEMPLOS APLICACIOacuteN
361 Disentildeo de acequias de desviacioacuten
Se desea defender un tramo de carretera contra la escorrentiacutea superficial que produce una zona de ladera mediante un canal de desviacioacuten revestido de acuerdo con los datos de la siguiente figura La zona del proyecto se encuentra a 2700 msnm en la carretera de Cajamarca - Cumbe Mayo
Tabla A
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Tabla B
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Tabla c
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Disentildeo de zanjas de infiltracioacuten y acequias de desviacioacuten
1 Descarga maacutexima de disentildeoCalcularemos para cada tramo de la figura
ordm Primer tramo (400 m) Bosque 15 pendiente longitud 400 m A = 8 Ha
calculloo de tiempo de concentracion TcTc = Tc1 + Tc2 = (Longitud del tramo)(velocidad ponderada + longitud del tramo)(velocidad maxima erosiva) las velocidades se estiman apartir de la Tabla ATc = 400(1460) + 400(1560) = 92 min
Con este valor se va a la Tabla B para estimar el valor de la intensidad maacutexima con una frecuencia de 10 antildeos
Imax = 70 mmh
El coeficiente de escorrentiacutea (C) se estima a partir de la Tabla C C 1deg tramo= C1 + C2 + C2 = 30 + 20+ 10 +15 = 75
Descarga maacutexima de disentildeo primer tramoQtramo1 = CIA360 = 075708360 = 117 m3s
ordm Segundo tramo (300 m) cultivo en limpio 15 pendiente longitud 400 m A = 4Ha + 2Ha = 6 Ha
calculo de tiempo de concentracion TcTc = Tc2 + Tc2-3 = (Longitud del tramo)(velocidad ponderada + longitud del tramo)(velocidad maxima erosiva) las velocidades se estiman apartir de la Tabla ATc = 92 + 300(1560) = 125 min
Con este valor se va a la Tabla B para estimar el valor de la intensidad maacutexima con una frecuencia de 10 antildeos
Imax = 625 mmh
El coeficiente de escorrentiacutea (C) se estima a partir de la Tabla CPasto natural 4Ha 20 de pendiente C = 30 + 20 + 10 + 15 = 75 entonces 754=300
Cultivo en limpio 2Ha 10 de pendiente C = 20 + 10 + 15 + 10 = 55 entonces 552=110
C2deg tramo = (300 + 110)6 = 68
C promedio tramo 1deg y 2deg = (758 + 686)14 = 72
Descarga maacutexima de disentildeo primer tramo A=8+6=14 HaQtramo2 = CIA360 = 072625360 = 175 m3s
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362 Disentildeo de zanjas de infiltracioacutenA) REGISTROS PLUVIOMETRICOS
Del anaacutelisis de precipitaciones de la Estacioacuten Weberbauer situada a 2536 msnm en la frontera centro oriental del aacutembito del SESA - Cajamarca se tienen los siguientes registros de lluvia maacutexima diarias
B ANAacuteLISIS DE FRECUENCIAS Y PERIODOS DE RETORNO
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Disentildeo de zanjas de infiltracioacuten y acequias de desviacioacuten
Los datos de la columna (d) son graficados en papel de probabilidades Gumbel o se encuentra la distribucioacuten Lluvia Maacutexima Diaria Vs Tr en forma analiacutetica (ver Praacutectica coacutedigo H-2 Anaacutelisis de Tormenta Curvas Intensidad-Frecuencia-Duracioacuten)
Lluvia de Disentildeo = Lluvia Maacutexima Diaria para 10 antildeos de Retorno = 427 mm
C CONVERSIOacuteN DE LA LLUVIA MAacuteXIMA DIARIA A ESCORRENTIacuteASUPERFICIAL
No toda la lluvia que cae se convierte en escorrentiacutea superficial previamente se debe descontar la laacutemina que infiltra Una manera praacutectica de llegar a la lluvia o laacutemina que produce escorrentiacutea superficial es usando el meacutetodo SCS 1956 en donde se relacionan la altura total de lluvia caiacuteda con la que realmente produce escorrentiacutea Este meacutetodo se usa en combinacioacuten con las curvas nuacutemero La mayoriacutea de los suelos del aacutembito de accioacuten del SE5A son laderas empinadas con baja capacidad de infiltracioacuten superficiales con pastos naturales muy pobres que dan escasa cobertura cuando no son suelos sometidos a cultivos anuales Se asume estas condiciones extremas a fin de lograr un dimensionamiento conservador de las acequias de infiltracioacuten CN=875 por supuesto que se pueden aplicar condiciones maacutes favorables en suelos bien manejados y con usos adecuados a su capacidad para obtener disentildeos especiacuteficos en parcelas localesEntrando en la Fig NB 14 con P == 427 mm y CN = 875 hallamos Q = 175 mm de escorrentiacuteaEsto significa que la lluvia maacutexima diaria con 10 antildeos de frecuencia produciraacute 175 mm de escorrentiacutea oacute 175 m Ha oacute 00175 m m2
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Disentildeo de zanjas de infiltracioacuten y acequias de desviacioacuten
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D SECCIOacuteN DE ACEQUIA STANDARD Y ESPACIAMIENTO MAacuteXIMO
Adoptando la seccioacuten trapecial mostrada en la figura con un tirante de agua de 040 metros(que es tambieacuten la altura de los tabiques) tendremos una seccioacuten hidraacuteulica de 032 m2En 100 ml de acequia seraacuten 32 m3
Aacuterea de recoleccioacuten Maacutexima por Acequia de 100 ml = 3200175 = 1829 m2 Espaciamiento Maacuteximo = (1829m2)100m = 183m
Si seleccionamos con fines praacutecticos un espaciamiento maacuteximo de 20 m el incremento de volumen en la acequia representa 003 m de elevacioacuten en el tirante de agua lo cual no tiene importancia si hemos dimensionado las acequiase con un borde libre de 010 m Tambieacuten se debe tener en cuenta la longitud de la pendiente que debe ser menor cuanto mayor es la gradiente del terreno
IV CONSTRUCCIOacuteN DE ZANJAS DE INFILTRACIOacuteN
iquestQUE MATERIALES Y HERRAMIENTAS SE NECESITAN PARA CONSTRUIR LAS ZANJAS DE INFILTRACIOacuteN Los materiales a utilizarse son los siguientes
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Disentildeo de zanjas de infiltracioacuten y acequias de desviacioacuten
iquestCOMO FUNCIONA LA ZANJA DE INFILTRACIOacuteN
El agua que se acumula en la zanja se infiltra al suelo y da humedad a las plantas situadas en la parte baja de la zanja La zanja de infiltracioacuten ayuda a las plantitas a tener maacutes agua en los periacuteodos con poca lluvia dando agua y vida
iquestDOacuteNDE CONSTRUIR LAS ZANJAS DE INFILTRACIOacuteN
Es lo maacutes recomendable construir las zanjas de infiltracioacuten en TERRENOS DE PASTIZALES SOBRE TODO EN LA PARTE SUPERIOR DE TERRENOS SECOS
Ademaacutes las zanjas de infiltracioacuten funcionan mejor cuando se construyen en LAS PARTES MAacuteS INCLINADAS DEL TERRENO
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Disentildeo de zanjas de infiltracioacuten y acequias de desviacioacuten
LA CONSTRUCCIOacuteN DE LAS ZANJAS DE INFILTRACIOacuteN
Para construir las zanjas de infiltracioacuten seguimos 6 pasos
PASO 1Con el nivel en ldquoArdquo marcamos las liacuteneas sin caiacuteda donde queremos construir las zanjas de infiltracioacuten
PASO 2Sobre la liacutenea sin caiacuteda se marcan las zanjas de infiltracioacuten tomando en cuenta el largo y ancho de la zanja asiacute como la distancia entre zanjasLargo de la zanja 2 metros (2 pasos)Ancho de la zanja 40 centiacutemetros (2 cuartas)Ancho del tabique 40 centiacutemetros (2 cuartas)
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Disentildeo de zanjas de infiltracioacuten y acequias de desviacioacuten
PASO 3Se excava la zanja hasta una profundidad de 40 cm Luego se ensancha la parte superior para evitar que caigan las paredes (o taludes) de la zanja
PASO 4La tierra que se saca de la zanja de infiltracioacuten debe depositarse en la parte baja de la zanja formando un pequentildeo camelloacutenOJOSe debe depositar la tierra no muy cerca de la zanja sino a unos 20 centiacutemetros (1 cuarta) de distancia para que la tierra no caiga otra vez en la zanja
PASO 5
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El espacio que hay entre una y otra zanja de infiltracioacuten tambieacuten debe excavarse hasta una profundidad de 10 centiacutemetros (una tacuteajlla)
Esto es importante porque permitiraacute que el agua de una zanja llena pueda pasar a otra zanja llenando asiacute todas las zanjas por igual
PASO 6Es bueno plantar pastos sobre los camellones para que estos sean maacutes fuertes y puedan aguantar mucho tiempo
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EL MANTENIMIENTODE LAS ZANJAS DE INFILTRACIOacuteN
Con cada tormenta de lluvia las zanjas de infiltracioacuten se llenan con tierra y restos de plantas
OJOiexclCuando estaacute llena la zanja de infiltracioacuten ya no puede acumular agua El material acumulado (lama) en la zanja contiene el suelo maacutes feacutertil de tus terrenosDebemos realizar el mantenimiento de la zanja de infiltracioacuten para asegurar su buen funcionamiento La zanja se limpia sacando la lama acumulada esta se lleva nuevamente a los terrenos iexclDe esta manera se aprovecha la lama
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iexclRecuerdaSi sacas el sedimento o lama la zanja acumula maacutes agua EntoncesEl mantenimiento debe realizarse permanentemente y sobre todo cuando la zanja se haya llenado
iexclCUIDADOAmigo agricultor En lo posible tienes que evitar que los animales entren en las zanjas de infiltracioacuten porque pueden derrumbar los costados de las zanjas y comer los pastos que protegen los camellones Tuacute has invertido tiempo y trabajo en la construccioacuten de las zanjas de infiltracioacuten entonces iexclno permitas que tu trabajo sea destruido
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Millan J Manzanares P Garciacutea J Real P 2000 Estudio Baacutesico Manejo Restauracioacuten de Suelos y Control de Erosioacuten Cuenca Estero Nilahue VI Regioacuten Univ de Concepcioacuten
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Disentildeo de zanjas de infiltracioacuten y acequias de desviacioacuten
INDICE
Tema Paacutegina
Introduccioacuten y objetivoshelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 1
Generalidades y caracteriacutesticas de zanjas de infiltracioacuten y acequias de infiltracioacutenhelliphelliphelliphelliphelliphellip2-5
Metodologiacutea de disentildeo de zanjas de infiltracioacuten y canales de desviacioacuten de aguahelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip6-11
Disentildeo de canales de desviacioacutenhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 11-20
disentildeo de sistema de zanjas de infiltracioacutenhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip21-23
Recomendaciones generaleshelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 24
Ejemplo de disentildeo de acequias de desviacioacutenhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 25-31
Ejemplo de disentildeo de zanjas de infiltracioacutenhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip32-34
Construccioacuten de zanjas de infiltracioacutenhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip34-40
Bibliografiacuteahelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip41
Iacutendicehelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip42
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Por ejemplo si queremos obtener la precipitacioacuten ocurrida en 10 minutos a partir de la ocurrencia de una precipitacioacuten de 30 mm en 1 hora primero debemos obtener el coeficiente de duracioacuten en este caso de 04 para 10 minutos (Tabla Nordm 3 valor que tambieacuten puede ser obtenido del Fig Nordm1) Por lo tanto la magnitud de precipitacioacuten en 10 minutos es 12 mm deducida de la ecuacioacuten Nordm4
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La curva de intensidad duracioacuten y frecuencia estimada por Espiacuteldora (Bonelli 1986) y las calculadas con posterioridad por Varas y Saacutenchez con un nuacutemero superior de datos pluviomeacutetricos tienen diferencias significativas en los coeficientes de duracioacuten para 24 horas (Cdt 24hr) Espiacuteldora 404 y Varas y Saacutenchez 645 diferencia superior al 60 Bonelli (1986) explica que las estimaciones a partir del valor propuesto por Espiacuteldora exceden a las precipitaciones reales en la mayoriacutea de los casos Ante esta situacioacuten se recomienda utilizar un coeficiente de duracioacuten intermedio (Montt 1 i 2002) Es decir 49 valor estimado a partir de la foacutermula de Grunsky
3122 Caacutelculo de magnitudes e intensidades de lluvias
Conocida la precipitacioacuten en 24 horas (Pmax) asociada a un periacuteodo de retorno R (Seccioacuten 311 Ecuacioacuten Nordm 3) se determina la magnitud e intensidad de la precipitacioacuten para un tiempo t con el mismo Periacuteodo de Retorno R a partir de las siguientes ecuaciones
Los valores de magnitud e intensidad obtenidos precedentemente a partir de las ecuaciones anteriores originaran la curva de intensidad duracioacuten y frecuencia
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32 DISENtildeO DE CANALES DE DESVIACIOacuteN
Un canal debe ser capaz de encauzar las aguas vertidas en eacutel originadas de la maacutexima escorrentiacutea que pueda ocurrir en el aacuterea de impluvio en un tiempo determinado escorrentiacutea criacutetica (Suaacuterez de Castro 1979)
321 CAacuteLCULO DE ESCORRENTIacuteA CRIacuteTICA
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La escorrentiacutea que deberaacute evacuar el canal de desviacioacuten dependeraacute de La maacutexima intensidad de lluvias que puedan ocurrir en un periacuteodo y tiempo determinados Caracteriacutestica de las ver tientes (pendiente cubierta vegetal suelo etc) Extensioacuten de la ladera (aacuterea de impluvio)
La escorrentiacutea criacutetica se puede calcular a partir de la siguiente formula (Suaacuterez de Castro 1978 Morales 1995)
Coeficiente de Escorrentiacutea (C) Seguacuten Monsalve (1999)Coeficiente de escorrentiacutea se define como la relacioacuten entre el volumen de escorrentiacutea superficial total y el volumen total de agua precipitada en un intervalo de tiempo dado (Tabla Nordm4) Al respecto sentildeala Chow (1994) que el coeficiente de escorrentiacutea (C) es la variable menos precisa para el caacutelculo de la escorrentiacutea criacutetica La certeza del valor tabla dependeraacute de la experiencia en terreno de quien disentildee las obras de conservacioacuten
Intensidad criacutetica de las precipitaciones (I)
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Definida como la maacutexima intensidad que puede ocurrir en un tiempo igual al tiempo de concentracioacuten entieacutendase tiempo de concentracioacuten seguacuten Suaacuterez de Castro (1979) como el tiempo que ocupa una gota de agua en moverse desde la par te maacutes lejana de la ver tiente hasta el desaguumle (ver Fig Nordm 3) El tiempo de concentracioacuten puede estimarse por medio de la ecuacioacuten Nordm 8 o 9 o Fig Nordm 4
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Conocido el tiempo de concentracioacuten (T c) para el canal a disentildear se debe obtener el valor de intensidad criacutetica (I) para el caacutelculo de la escorrentiacutea criacutetica con un tiempo (t) igual al tiempo de concentracioacuten (Tc)
322 ESPECIFICACIONES TEacuteCNICAS DE DISENtildeO DEL CANAL
Un canal de desviacioacuten adecuado debe contener la escorrentiacutea criacutetica (Seccioacuten 321 Ecuacioacuten Nordm7) y seguacuten el terreno conducir el caudal a una velocidad menor que la maacutexima permitida para que la estructura del canal no se socave Obtenida la escorrentiacutea criacutetica y maacutexima velocidad permitida se determina el aacuterea miacutenima que deberaacute poseer la seccioacuten transversal a partir de la cual el canal podraacute cumplir con las caracteriacutesticas anteriormente sentildealadas
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Maacutexima velocidad del aguaSeguacuten Suaacuterez de Castro depende de la naturaleza del material en el cual se construye el canal (Tabla Nordm6)
Aacuterea miacutenimaEl disentildeo de un canal de desviacioacuten requiere de una serie de iteraciones a partir de una seccioacuten transversal del canal la cual como miacutenimo debiera tener una superficie igual a la calculada seguacuten Ecuacioacuten Nordm10
323 DISENtildeO SECCIOacuteN TRANSVERSAL
Una vez conocidas las especificaciones de escorrentiacutea criacutetica maacutexima velocidad permitida y aacuterea miacutenima se deberaacute realizar una serie de iteraciones de sucesivas secciones transversales a fin de encontrar aquella seccioacuten que sea capaz de trasladar de manera segura el caudal para el cual se disentildea Para este fin se propone una metodologiacutea descrita a continuacioacuten
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1 Seleccioacuten de aacuterea para la primera iteracioacuten Se recomienda utilizar un aacuterea igual o superior al aacuterea miacutenima de disentildeo (Ec Nordm 10)
2 Determinacioacuten de paraacutemetros de la seccioacuten transversal base y taludes seguacuten experiencia de terreno
3 Caacutelculo de los paraacutemetros de altura (H ecuacioacuten Nordm 11) ancho superior (as Ecuacioacuten Nordm 12)
longitud de taludes inferior y superior ( Linf y Lsup Ecuaciones Nordm 13 y Nordm14) y radio hidraacuteulico ( r Ecuacioacuten Nordm15)
4 Asignacioacuten de pendiente del canal (seguacuten experiencia en terreno) y determinacioacuten de un coeficiente de rugosidad (n Tabla Nordm8)
5 Caacutelculo del caudal y velocidad de transporte del canal (Ecuaciones Nordm 17 y 18 respectivamente)
6 Realizacioacuten de test de control de las especificaciones teacutecnicas del canal (Seccioacuten Nordm 325)
7 Si el canal no satisface las especificaciones teacutecnicas se procede a un nuevo disentildeo seguacuten las opciones- modificacioacuten de la pendiente para luego realizarse nuevamente el test de control- modificacioacuten de la seccioacuten transversal (se recomienda un aumento de un orden del 5-10 respecto a la uacuteltima iterada) volviendo a la secuencia a partir del punto Nordm2 de esta seccioacuten
Aprobadas las condicionantes teacutecnicas y el test de control de calidad de disentildeo el perfil del canal podraacute ser implementado en terreno
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Caacutelculo de los componentes de la seccioacuten transversal
Los datos de entrada para el disentildeo del canal son los siguientes
AacuteREA (Ac) Aacuterea de disentildeo Se recomienda utilizar como primera iteracioacuten el aacuterea miacutenima de disentildeo (A min Ecuacioacuten Nordm 10) o una levemente superior y aumentar en cada iteracioacuten entre un 5 - 10 hasta encontrar el disentilde0 adecuado
BASE (b) Valor predefinido normalmente igual a 02 m
TALUD INFERIOR Y SUPERIOR Entieacutendase taludes la inclinacioacuten que poseen las paredes laterales del canal y las cuales se expresan en forma de proporcioacuten en donde 1 Z se representa de la siguiente manera
Importante en la determinacioacuten de los taludes del canal es que eacutestos sean adecuados para cada tipo de suelo de modo que el canal no se desmorone (Zinf - Zsup) Se debe tener cuidado de manera especial en obras de conservacioacuten desarrolladas en suelos de texturas livianas (arenosas) construyeacutendose con taludes mayores (ver recomendaciones hechas por el Ministerio de Obras Puacuteblicas para canales de drenaje o proteccioacuten de carreteras Tabla Nordm 7)
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Se debe considerar que para una misma seccioacuten transversal aqueacutella que posea el mayor radio hidraacuteulico (proporcioacuten entre el aacuterea transversal Ac y el periacutemetro mojado Fig Nordm5) es la seccioacuten capaz de trasladar el mayor caudal
Una vez calculada la altura se procede al caacutelculo de las siguientes componentes de la seccioacuten transversal del canal
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Opcionalmente para comprobar si los caacutelculos de los paraacutemetros de la seccioacuten transversal si fueron bien efectuados se recomienda calcular el aacuterea de la seccioacuten transversal con la ecuacioacuten Nordm 16 que debiera ser igual al aacuterea de disentildeo Ac
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324 CAPACIDADES DEL CANAL DISENtildeADO
Una vez disentildeada la seccioacuten transversal del canal es asignada una pendiente para el canal y se determina el coeficiente de rugosidad del canal que corresponde a las condiciones de terreno (n seguacuten Tabla Nordm8) Con estos valores se calcula la velocidad y el caudal que transportaraacute el canal por medio de las ecuaciones de Manning descritas a continuacioacuten
325 TEST DE CONTROL DE ESPECIFICACIONES TEacuteCNICAS DEL CANAL
Obtenidos los valor es del caudal y velocidad se verifica si el disentildeo del canal se encuentra realizado en concordancia con las especificaciones teacutecnicas (Seccioacuten 322) De no ser asiacute se deberaacute realizar un nuevo disentildeo (modificando la pendiente yo la seccioacuten transversal) que deberaacute someterse nuevamente a verificacioacuten Asiacute sucesivamente hasta encontrar el disentildeo adecuado
CONDICIONANTES TEacuteCNICAS De esta forma el disentildeo de un canal deberaacute cumplir con las siguientes caracteriacutesticas
bull
Aacuterea del canal sea mayor o igual que el aacuterea miacutenima (Amin Qesc Vmax en donde Qesc
escorrentiacutea criacutetica Ecuacioacuten Nordm 7 y Vmax Velocidad maacutexima permitida Tabla Nordm6)
Ac (Ecuacion Nordm16) gt= Amin (Ecuacioacuten Nordm10)
bull Escorrentiacutea criacutetica (Qesc Ecuacioacuten Nordm 7) sea menor que el caudal Qc determinado para el canal disentildeado (Ecuacioacuten Nordm 17)
Qc (Ecuacioacuten Nordm 17) gt= Qesc (Ecuacioacuten Nordm 7)
bull La velocidad del flujo del canal (Ver Ecuacioacuten Nordm 18) sea menor que la velocidad maacutexima permitida seguacuten las caracteriacutesticas del canal disentildeado (Vmax Tabla Nordm 6)
Vc (Ecuacioacuten Nordm 18) lt= Vmax (Tabla Nordm 6)
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33 DISENtildeO DE SISTEMA DE ZANJAS DE INFILTRACIOacuteN
Seguacuten Millaacuten 2000 cada zanja de infiltracioacuten debe contener la totalidad del escurrimiento superficial para una determinada precipitacioacuten de disentildeo El autor considera el caacutelculo de la precipitacioacuten efectiva (Pe) como estimador de esta escorrentiacutea Esta situacioacuten soacutelo se cumple en forma praacutectica en suelos no saturadosCalculada la precipitacioacuten efectiva (Ecuacioacuten Nordm 19 Seccioacuten nordm 331) se pueden considerar dos opciones en el disentildeo de un sistema de zanjas de infiltracioacuten
a) A partir de un aacuterea predeterminado de la seccioacuten transversal Por lo tanto definidas sus componentes (base b altura H ancho superior as talud superior e inferior Zsup y zinf
longitudes de talud superior e inferior Lsup y Linf Fig Nordm5) y largo de una zanja se determina el distanciamiento entre ellas
b) A partir de un distanciamiento entre zanjas predeterminado (asociado por ejemplo a un esquema de plantacioacuten) se determina el aacuterea de la seccioacuten transversal y posteriormente se calculan sus componentes (base b altura H ancho superior as talud superior e inferior Zsup y
Zinf longitudes de talud superior e inferior Lsup y Linf Fig Nordm5)
331 CAacuteLCULO DE PRECIPITACIOacuteN EFECTIVA
Antes es necesario especificar el concepto precipitacioacuten efectiva P e Baacutesicamente es la diferencia entre la lluvia caiacuteda y el agua infiltrada Es decir el agua escurrida en un sistema de zanja corresponderaacute a la escorrentiacutea proveniente del aacuterea impluvio de la zanja (Fig Nordm5)Para el caacutelculo de la precipitacioacuten efectiva se requieren del siguiente procedimiento
Maacutexima precipitacioacuten en una hora con un periacuteodo de retorno de 10 antildeos valor calculado del anaacutelisis de las precipitaciones descritas en la Seccioacuten Nordm 31
Obtencioacuten del coeficiente de escorrentiacutea a partir de las caracteriacutesticas de terreno (Tabla Nordm 4)
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332 CAacuteLCULO DEL DISTANCIAMIENTO ENTRE ZANJAS A PARTIR DE UNA SUPERFICIE DE LA SECCIOacuteN TRANSVERSAL PREDETERMINADA
Como valores de entrada se necesitan precipitacioacuten efectiva (P e) y dimensiones de la zanja (largo superficie de seccioacuten transversal por lo tanto todos los componentes de la seccioacuten transversal es decir base altura ancho superior taludes inferior y superior) Para este anaacutelisis seraacute considerado sistema de zanja distribuido en tres tresbolillo como el descrito a continuacioacuten
Caacutelculo del distanciamiento entre zanjas
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333 CAacuteLCULO SUPERFICIE SECCIOacuteN TRANSVERSAL DE LA ZANJA A PARTIR DE DISTANCIAMIENTO PREDETERMINADO ENTRE ZANJAS
En este segundo caso se busca obtener las dimensiones de la zanja que sea capaz de retener la escorrentiacutea que recibiraacute del aacuterea de impluvio resultante del distanciamiento predeterminado (Fig Nordm 5)Como el valor es de entrada para el caacutelculo del aacuterea de la seccioacuten transversal se necesita la precipitacioacuten efectiva (P e) y distanciamiento entre zanja (D Fig Nordm7)
Una vez conocida la superficie de la seccioacuten transversal se calculan sus paraacutemetros teniendo en consideracioacuten como valor es de referencia las recomendaciones sobre taludes (Tabla Nordm 7) y adecuaacutendose a las restricciones legales
34 DISENtildeO DE LA SECCIOacuteN TRANSVERSAL DE LA ZANJA DE INFILTRACIOacuteN
A partir del aacuterea de la seccioacuten transversal de la zanja (ecuacioacuten Nordm 9) se procede a su disentildeo que requiere como valores de entrada base (b) taludes (Zinf y Zsup) datos asignados en forma arbitraria extraiacutedos de la experiencia en ter reno Con esta informacioacuten se determinan los demaacutes componentes de la seccioacuten transversal mediante las siguientes ecuaciones
Altura seccioacuten transversal H (Ecuacioacuten Nordm 11)
Ancho superior seccioacuten transversal as (Ecuacioacuten Nordm 12)
Longitud del talud inferior Linf (Ecuacioacuten Nordm 13)
Longitud del talud superior Lsup (Ecuacioacuten Nordm 14)
Obtenidos los resultados anteriores se podraacute construir la matriz de la zanja que maacutes tarde podraacute ser ejecutada en terreno
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35 RECOMENDACIONES GENERALES
En el disentildeo de canales y zanjas es recomendable sobredimensionar la capacidad de estas obras de evacuacioacuten e infiltracioacuten respectivamente teniendo presente que el disentildeo no considera mayor mente suelos saturados y guardando el debido equilibrio entre beneficio y costo
En consideracioacuten a los diferentes tipos de suelos que podemos encontrar es recomendable tener este factor en cuenta a la hora de determinar los taludes ya que una mala determinacioacuten de eacutestos tendriacutea como consecuencia el socavamiento de sus paredes laterales
Debido a los accidentes topograacuteficos del microrelieve la distribucioacuten espacial de las obras en terreno se ve en la praacutectica alterada seriamente Per o a pesar de estas dificultades debiera siempre propenderse a conformar unidades sistematizadas lo maacutes homogeacutenea posible de acuerdo al disentildeo original (zanjas Fig Nordm 7 canales Fig Nordm 3) Entieacutendase como unidad sistematizada la conformada por una aacuterea de captacioacuten de aguas lluvias (aacuterea de impluvio) y un aacuterea de recepcioacuten correspondiente a la obra misma
El correcto funcionamiento y mantenimiento de cada obra de conservacioacuten estaraacuten directamente relacionados con su vida uacutetil ya que procesos como la sedimentacioacuten reducen su capacidad de evacuar o retener escorrentiacutea superficial seguacuten sea el caso disminuyendo por ende el periacuteodo de retorno para el cual fueron construidas
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36 EJEMPLOS APLICACIOacuteN
361 Disentildeo de acequias de desviacioacuten
Se desea defender un tramo de carretera contra la escorrentiacutea superficial que produce una zona de ladera mediante un canal de desviacioacuten revestido de acuerdo con los datos de la siguiente figura La zona del proyecto se encuentra a 2700 msnm en la carretera de Cajamarca - Cumbe Mayo
Tabla A
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Tabla B
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Tabla c
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1 Descarga maacutexima de disentildeoCalcularemos para cada tramo de la figura
ordm Primer tramo (400 m) Bosque 15 pendiente longitud 400 m A = 8 Ha
calculloo de tiempo de concentracion TcTc = Tc1 + Tc2 = (Longitud del tramo)(velocidad ponderada + longitud del tramo)(velocidad maxima erosiva) las velocidades se estiman apartir de la Tabla ATc = 400(1460) + 400(1560) = 92 min
Con este valor se va a la Tabla B para estimar el valor de la intensidad maacutexima con una frecuencia de 10 antildeos
Imax = 70 mmh
El coeficiente de escorrentiacutea (C) se estima a partir de la Tabla C C 1deg tramo= C1 + C2 + C2 = 30 + 20+ 10 +15 = 75
Descarga maacutexima de disentildeo primer tramoQtramo1 = CIA360 = 075708360 = 117 m3s
ordm Segundo tramo (300 m) cultivo en limpio 15 pendiente longitud 400 m A = 4Ha + 2Ha = 6 Ha
calculo de tiempo de concentracion TcTc = Tc2 + Tc2-3 = (Longitud del tramo)(velocidad ponderada + longitud del tramo)(velocidad maxima erosiva) las velocidades se estiman apartir de la Tabla ATc = 92 + 300(1560) = 125 min
Con este valor se va a la Tabla B para estimar el valor de la intensidad maacutexima con una frecuencia de 10 antildeos
Imax = 625 mmh
El coeficiente de escorrentiacutea (C) se estima a partir de la Tabla CPasto natural 4Ha 20 de pendiente C = 30 + 20 + 10 + 15 = 75 entonces 754=300
Cultivo en limpio 2Ha 10 de pendiente C = 20 + 10 + 15 + 10 = 55 entonces 552=110
C2deg tramo = (300 + 110)6 = 68
C promedio tramo 1deg y 2deg = (758 + 686)14 = 72
Descarga maacutexima de disentildeo primer tramo A=8+6=14 HaQtramo2 = CIA360 = 072625360 = 175 m3s
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362 Disentildeo de zanjas de infiltracioacutenA) REGISTROS PLUVIOMETRICOS
Del anaacutelisis de precipitaciones de la Estacioacuten Weberbauer situada a 2536 msnm en la frontera centro oriental del aacutembito del SESA - Cajamarca se tienen los siguientes registros de lluvia maacutexima diarias
B ANAacuteLISIS DE FRECUENCIAS Y PERIODOS DE RETORNO
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Los datos de la columna (d) son graficados en papel de probabilidades Gumbel o se encuentra la distribucioacuten Lluvia Maacutexima Diaria Vs Tr en forma analiacutetica (ver Praacutectica coacutedigo H-2 Anaacutelisis de Tormenta Curvas Intensidad-Frecuencia-Duracioacuten)
Lluvia de Disentildeo = Lluvia Maacutexima Diaria para 10 antildeos de Retorno = 427 mm
C CONVERSIOacuteN DE LA LLUVIA MAacuteXIMA DIARIA A ESCORRENTIacuteASUPERFICIAL
No toda la lluvia que cae se convierte en escorrentiacutea superficial previamente se debe descontar la laacutemina que infiltra Una manera praacutectica de llegar a la lluvia o laacutemina que produce escorrentiacutea superficial es usando el meacutetodo SCS 1956 en donde se relacionan la altura total de lluvia caiacuteda con la que realmente produce escorrentiacutea Este meacutetodo se usa en combinacioacuten con las curvas nuacutemero La mayoriacutea de los suelos del aacutembito de accioacuten del SE5A son laderas empinadas con baja capacidad de infiltracioacuten superficiales con pastos naturales muy pobres que dan escasa cobertura cuando no son suelos sometidos a cultivos anuales Se asume estas condiciones extremas a fin de lograr un dimensionamiento conservador de las acequias de infiltracioacuten CN=875 por supuesto que se pueden aplicar condiciones maacutes favorables en suelos bien manejados y con usos adecuados a su capacidad para obtener disentildeos especiacuteficos en parcelas localesEntrando en la Fig NB 14 con P == 427 mm y CN = 875 hallamos Q = 175 mm de escorrentiacuteaEsto significa que la lluvia maacutexima diaria con 10 antildeos de frecuencia produciraacute 175 mm de escorrentiacutea oacute 175 m Ha oacute 00175 m m2
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D SECCIOacuteN DE ACEQUIA STANDARD Y ESPACIAMIENTO MAacuteXIMO
Adoptando la seccioacuten trapecial mostrada en la figura con un tirante de agua de 040 metros(que es tambieacuten la altura de los tabiques) tendremos una seccioacuten hidraacuteulica de 032 m2En 100 ml de acequia seraacuten 32 m3
Aacuterea de recoleccioacuten Maacutexima por Acequia de 100 ml = 3200175 = 1829 m2 Espaciamiento Maacuteximo = (1829m2)100m = 183m
Si seleccionamos con fines praacutecticos un espaciamiento maacuteximo de 20 m el incremento de volumen en la acequia representa 003 m de elevacioacuten en el tirante de agua lo cual no tiene importancia si hemos dimensionado las acequiase con un borde libre de 010 m Tambieacuten se debe tener en cuenta la longitud de la pendiente que debe ser menor cuanto mayor es la gradiente del terreno
IV CONSTRUCCIOacuteN DE ZANJAS DE INFILTRACIOacuteN
iquestQUE MATERIALES Y HERRAMIENTAS SE NECESITAN PARA CONSTRUIR LAS ZANJAS DE INFILTRACIOacuteN Los materiales a utilizarse son los siguientes
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iquestCOMO FUNCIONA LA ZANJA DE INFILTRACIOacuteN
El agua que se acumula en la zanja se infiltra al suelo y da humedad a las plantas situadas en la parte baja de la zanja La zanja de infiltracioacuten ayuda a las plantitas a tener maacutes agua en los periacuteodos con poca lluvia dando agua y vida
iquestDOacuteNDE CONSTRUIR LAS ZANJAS DE INFILTRACIOacuteN
Es lo maacutes recomendable construir las zanjas de infiltracioacuten en TERRENOS DE PASTIZALES SOBRE TODO EN LA PARTE SUPERIOR DE TERRENOS SECOS
Ademaacutes las zanjas de infiltracioacuten funcionan mejor cuando se construyen en LAS PARTES MAacuteS INCLINADAS DEL TERRENO
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LA CONSTRUCCIOacuteN DE LAS ZANJAS DE INFILTRACIOacuteN
Para construir las zanjas de infiltracioacuten seguimos 6 pasos
PASO 1Con el nivel en ldquoArdquo marcamos las liacuteneas sin caiacuteda donde queremos construir las zanjas de infiltracioacuten
PASO 2Sobre la liacutenea sin caiacuteda se marcan las zanjas de infiltracioacuten tomando en cuenta el largo y ancho de la zanja asiacute como la distancia entre zanjasLargo de la zanja 2 metros (2 pasos)Ancho de la zanja 40 centiacutemetros (2 cuartas)Ancho del tabique 40 centiacutemetros (2 cuartas)
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PASO 3Se excava la zanja hasta una profundidad de 40 cm Luego se ensancha la parte superior para evitar que caigan las paredes (o taludes) de la zanja
PASO 4La tierra que se saca de la zanja de infiltracioacuten debe depositarse en la parte baja de la zanja formando un pequentildeo camelloacutenOJOSe debe depositar la tierra no muy cerca de la zanja sino a unos 20 centiacutemetros (1 cuarta) de distancia para que la tierra no caiga otra vez en la zanja
PASO 5
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El espacio que hay entre una y otra zanja de infiltracioacuten tambieacuten debe excavarse hasta una profundidad de 10 centiacutemetros (una tacuteajlla)
Esto es importante porque permitiraacute que el agua de una zanja llena pueda pasar a otra zanja llenando asiacute todas las zanjas por igual
PASO 6Es bueno plantar pastos sobre los camellones para que estos sean maacutes fuertes y puedan aguantar mucho tiempo
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EL MANTENIMIENTODE LAS ZANJAS DE INFILTRACIOacuteN
Con cada tormenta de lluvia las zanjas de infiltracioacuten se llenan con tierra y restos de plantas
OJOiexclCuando estaacute llena la zanja de infiltracioacuten ya no puede acumular agua El material acumulado (lama) en la zanja contiene el suelo maacutes feacutertil de tus terrenosDebemos realizar el mantenimiento de la zanja de infiltracioacuten para asegurar su buen funcionamiento La zanja se limpia sacando la lama acumulada esta se lleva nuevamente a los terrenos iexclDe esta manera se aprovecha la lama
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Disentildeo de zanjas de infiltracioacuten y acequias de desviacioacuten
iexclRecuerdaSi sacas el sedimento o lama la zanja acumula maacutes agua EntoncesEl mantenimiento debe realizarse permanentemente y sobre todo cuando la zanja se haya llenado
iexclCUIDADOAmigo agricultor En lo posible tienes que evitar que los animales entren en las zanjas de infiltracioacuten porque pueden derrumbar los costados de las zanjas y comer los pastos que protegen los camellones Tuacute has invertido tiempo y trabajo en la construccioacuten de las zanjas de infiltracioacuten entonces iexclno permitas que tu trabajo sea destruido
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V BIBLIOGRAFIacuteA
Beniacutetez C Arias W y Quiroz J 1980 Manual de Conservacioacuten de Suelos y Aguas Ministerio de Agricultura y Alimentacioacuten Direccioacuten General de Aguas y Suelos Lima Peruacute
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INDICE
Tema Paacutegina
Introduccioacuten y objetivoshelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 1
Generalidades y caracteriacutesticas de zanjas de infiltracioacuten y acequias de infiltracioacutenhelliphelliphelliphelliphelliphellip2-5
Metodologiacutea de disentildeo de zanjas de infiltracioacuten y canales de desviacioacuten de aguahelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip6-11
Disentildeo de canales de desviacioacutenhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 11-20
disentildeo de sistema de zanjas de infiltracioacutenhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip21-23
Recomendaciones generaleshelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 24
Ejemplo de disentildeo de acequias de desviacioacutenhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 25-31
Ejemplo de disentildeo de zanjas de infiltracioacutenhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip32-34
Construccioacuten de zanjas de infiltracioacutenhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip34-40
Bibliografiacuteahelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip41
Iacutendicehelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip42
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La curva de intensidad duracioacuten y frecuencia estimada por Espiacuteldora (Bonelli 1986) y las calculadas con posterioridad por Varas y Saacutenchez con un nuacutemero superior de datos pluviomeacutetricos tienen diferencias significativas en los coeficientes de duracioacuten para 24 horas (Cdt 24hr) Espiacuteldora 404 y Varas y Saacutenchez 645 diferencia superior al 60 Bonelli (1986) explica que las estimaciones a partir del valor propuesto por Espiacuteldora exceden a las precipitaciones reales en la mayoriacutea de los casos Ante esta situacioacuten se recomienda utilizar un coeficiente de duracioacuten intermedio (Montt 1 i 2002) Es decir 49 valor estimado a partir de la foacutermula de Grunsky
3122 Caacutelculo de magnitudes e intensidades de lluvias
Conocida la precipitacioacuten en 24 horas (Pmax) asociada a un periacuteodo de retorno R (Seccioacuten 311 Ecuacioacuten Nordm 3) se determina la magnitud e intensidad de la precipitacioacuten para un tiempo t con el mismo Periacuteodo de Retorno R a partir de las siguientes ecuaciones
Los valores de magnitud e intensidad obtenidos precedentemente a partir de las ecuaciones anteriores originaran la curva de intensidad duracioacuten y frecuencia
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32 DISENtildeO DE CANALES DE DESVIACIOacuteN
Un canal debe ser capaz de encauzar las aguas vertidas en eacutel originadas de la maacutexima escorrentiacutea que pueda ocurrir en el aacuterea de impluvio en un tiempo determinado escorrentiacutea criacutetica (Suaacuterez de Castro 1979)
321 CAacuteLCULO DE ESCORRENTIacuteA CRIacuteTICA
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La escorrentiacutea que deberaacute evacuar el canal de desviacioacuten dependeraacute de La maacutexima intensidad de lluvias que puedan ocurrir en un periacuteodo y tiempo determinados Caracteriacutestica de las ver tientes (pendiente cubierta vegetal suelo etc) Extensioacuten de la ladera (aacuterea de impluvio)
La escorrentiacutea criacutetica se puede calcular a partir de la siguiente formula (Suaacuterez de Castro 1978 Morales 1995)
Coeficiente de Escorrentiacutea (C) Seguacuten Monsalve (1999)Coeficiente de escorrentiacutea se define como la relacioacuten entre el volumen de escorrentiacutea superficial total y el volumen total de agua precipitada en un intervalo de tiempo dado (Tabla Nordm4) Al respecto sentildeala Chow (1994) que el coeficiente de escorrentiacutea (C) es la variable menos precisa para el caacutelculo de la escorrentiacutea criacutetica La certeza del valor tabla dependeraacute de la experiencia en terreno de quien disentildee las obras de conservacioacuten
Intensidad criacutetica de las precipitaciones (I)
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Definida como la maacutexima intensidad que puede ocurrir en un tiempo igual al tiempo de concentracioacuten entieacutendase tiempo de concentracioacuten seguacuten Suaacuterez de Castro (1979) como el tiempo que ocupa una gota de agua en moverse desde la par te maacutes lejana de la ver tiente hasta el desaguumle (ver Fig Nordm 3) El tiempo de concentracioacuten puede estimarse por medio de la ecuacioacuten Nordm 8 o 9 o Fig Nordm 4
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Conocido el tiempo de concentracioacuten (T c) para el canal a disentildear se debe obtener el valor de intensidad criacutetica (I) para el caacutelculo de la escorrentiacutea criacutetica con un tiempo (t) igual al tiempo de concentracioacuten (Tc)
322 ESPECIFICACIONES TEacuteCNICAS DE DISENtildeO DEL CANAL
Un canal de desviacioacuten adecuado debe contener la escorrentiacutea criacutetica (Seccioacuten 321 Ecuacioacuten Nordm7) y seguacuten el terreno conducir el caudal a una velocidad menor que la maacutexima permitida para que la estructura del canal no se socave Obtenida la escorrentiacutea criacutetica y maacutexima velocidad permitida se determina el aacuterea miacutenima que deberaacute poseer la seccioacuten transversal a partir de la cual el canal podraacute cumplir con las caracteriacutesticas anteriormente sentildealadas
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Maacutexima velocidad del aguaSeguacuten Suaacuterez de Castro depende de la naturaleza del material en el cual se construye el canal (Tabla Nordm6)
Aacuterea miacutenimaEl disentildeo de un canal de desviacioacuten requiere de una serie de iteraciones a partir de una seccioacuten transversal del canal la cual como miacutenimo debiera tener una superficie igual a la calculada seguacuten Ecuacioacuten Nordm10
323 DISENtildeO SECCIOacuteN TRANSVERSAL
Una vez conocidas las especificaciones de escorrentiacutea criacutetica maacutexima velocidad permitida y aacuterea miacutenima se deberaacute realizar una serie de iteraciones de sucesivas secciones transversales a fin de encontrar aquella seccioacuten que sea capaz de trasladar de manera segura el caudal para el cual se disentildea Para este fin se propone una metodologiacutea descrita a continuacioacuten
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1 Seleccioacuten de aacuterea para la primera iteracioacuten Se recomienda utilizar un aacuterea igual o superior al aacuterea miacutenima de disentildeo (Ec Nordm 10)
2 Determinacioacuten de paraacutemetros de la seccioacuten transversal base y taludes seguacuten experiencia de terreno
3 Caacutelculo de los paraacutemetros de altura (H ecuacioacuten Nordm 11) ancho superior (as Ecuacioacuten Nordm 12)
longitud de taludes inferior y superior ( Linf y Lsup Ecuaciones Nordm 13 y Nordm14) y radio hidraacuteulico ( r Ecuacioacuten Nordm15)
4 Asignacioacuten de pendiente del canal (seguacuten experiencia en terreno) y determinacioacuten de un coeficiente de rugosidad (n Tabla Nordm8)
5 Caacutelculo del caudal y velocidad de transporte del canal (Ecuaciones Nordm 17 y 18 respectivamente)
6 Realizacioacuten de test de control de las especificaciones teacutecnicas del canal (Seccioacuten Nordm 325)
7 Si el canal no satisface las especificaciones teacutecnicas se procede a un nuevo disentildeo seguacuten las opciones- modificacioacuten de la pendiente para luego realizarse nuevamente el test de control- modificacioacuten de la seccioacuten transversal (se recomienda un aumento de un orden del 5-10 respecto a la uacuteltima iterada) volviendo a la secuencia a partir del punto Nordm2 de esta seccioacuten
Aprobadas las condicionantes teacutecnicas y el test de control de calidad de disentildeo el perfil del canal podraacute ser implementado en terreno
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Caacutelculo de los componentes de la seccioacuten transversal
Los datos de entrada para el disentildeo del canal son los siguientes
AacuteREA (Ac) Aacuterea de disentildeo Se recomienda utilizar como primera iteracioacuten el aacuterea miacutenima de disentildeo (A min Ecuacioacuten Nordm 10) o una levemente superior y aumentar en cada iteracioacuten entre un 5 - 10 hasta encontrar el disentilde0 adecuado
BASE (b) Valor predefinido normalmente igual a 02 m
TALUD INFERIOR Y SUPERIOR Entieacutendase taludes la inclinacioacuten que poseen las paredes laterales del canal y las cuales se expresan en forma de proporcioacuten en donde 1 Z se representa de la siguiente manera
Importante en la determinacioacuten de los taludes del canal es que eacutestos sean adecuados para cada tipo de suelo de modo que el canal no se desmorone (Zinf - Zsup) Se debe tener cuidado de manera especial en obras de conservacioacuten desarrolladas en suelos de texturas livianas (arenosas) construyeacutendose con taludes mayores (ver recomendaciones hechas por el Ministerio de Obras Puacuteblicas para canales de drenaje o proteccioacuten de carreteras Tabla Nordm 7)
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Se debe considerar que para una misma seccioacuten transversal aqueacutella que posea el mayor radio hidraacuteulico (proporcioacuten entre el aacuterea transversal Ac y el periacutemetro mojado Fig Nordm5) es la seccioacuten capaz de trasladar el mayor caudal
Una vez calculada la altura se procede al caacutelculo de las siguientes componentes de la seccioacuten transversal del canal
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Opcionalmente para comprobar si los caacutelculos de los paraacutemetros de la seccioacuten transversal si fueron bien efectuados se recomienda calcular el aacuterea de la seccioacuten transversal con la ecuacioacuten Nordm 16 que debiera ser igual al aacuterea de disentildeo Ac
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324 CAPACIDADES DEL CANAL DISENtildeADO
Una vez disentildeada la seccioacuten transversal del canal es asignada una pendiente para el canal y se determina el coeficiente de rugosidad del canal que corresponde a las condiciones de terreno (n seguacuten Tabla Nordm8) Con estos valores se calcula la velocidad y el caudal que transportaraacute el canal por medio de las ecuaciones de Manning descritas a continuacioacuten
325 TEST DE CONTROL DE ESPECIFICACIONES TEacuteCNICAS DEL CANAL
Obtenidos los valor es del caudal y velocidad se verifica si el disentildeo del canal se encuentra realizado en concordancia con las especificaciones teacutecnicas (Seccioacuten 322) De no ser asiacute se deberaacute realizar un nuevo disentildeo (modificando la pendiente yo la seccioacuten transversal) que deberaacute someterse nuevamente a verificacioacuten Asiacute sucesivamente hasta encontrar el disentildeo adecuado
CONDICIONANTES TEacuteCNICAS De esta forma el disentildeo de un canal deberaacute cumplir con las siguientes caracteriacutesticas
bull
Aacuterea del canal sea mayor o igual que el aacuterea miacutenima (Amin Qesc Vmax en donde Qesc
escorrentiacutea criacutetica Ecuacioacuten Nordm 7 y Vmax Velocidad maacutexima permitida Tabla Nordm6)
Ac (Ecuacion Nordm16) gt= Amin (Ecuacioacuten Nordm10)
bull Escorrentiacutea criacutetica (Qesc Ecuacioacuten Nordm 7) sea menor que el caudal Qc determinado para el canal disentildeado (Ecuacioacuten Nordm 17)
Qc (Ecuacioacuten Nordm 17) gt= Qesc (Ecuacioacuten Nordm 7)
bull La velocidad del flujo del canal (Ver Ecuacioacuten Nordm 18) sea menor que la velocidad maacutexima permitida seguacuten las caracteriacutesticas del canal disentildeado (Vmax Tabla Nordm 6)
Vc (Ecuacioacuten Nordm 18) lt= Vmax (Tabla Nordm 6)
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33 DISENtildeO DE SISTEMA DE ZANJAS DE INFILTRACIOacuteN
Seguacuten Millaacuten 2000 cada zanja de infiltracioacuten debe contener la totalidad del escurrimiento superficial para una determinada precipitacioacuten de disentildeo El autor considera el caacutelculo de la precipitacioacuten efectiva (Pe) como estimador de esta escorrentiacutea Esta situacioacuten soacutelo se cumple en forma praacutectica en suelos no saturadosCalculada la precipitacioacuten efectiva (Ecuacioacuten Nordm 19 Seccioacuten nordm 331) se pueden considerar dos opciones en el disentildeo de un sistema de zanjas de infiltracioacuten
a) A partir de un aacuterea predeterminado de la seccioacuten transversal Por lo tanto definidas sus componentes (base b altura H ancho superior as talud superior e inferior Zsup y zinf
longitudes de talud superior e inferior Lsup y Linf Fig Nordm5) y largo de una zanja se determina el distanciamiento entre ellas
b) A partir de un distanciamiento entre zanjas predeterminado (asociado por ejemplo a un esquema de plantacioacuten) se determina el aacuterea de la seccioacuten transversal y posteriormente se calculan sus componentes (base b altura H ancho superior as talud superior e inferior Zsup y
Zinf longitudes de talud superior e inferior Lsup y Linf Fig Nordm5)
331 CAacuteLCULO DE PRECIPITACIOacuteN EFECTIVA
Antes es necesario especificar el concepto precipitacioacuten efectiva P e Baacutesicamente es la diferencia entre la lluvia caiacuteda y el agua infiltrada Es decir el agua escurrida en un sistema de zanja corresponderaacute a la escorrentiacutea proveniente del aacuterea impluvio de la zanja (Fig Nordm5)Para el caacutelculo de la precipitacioacuten efectiva se requieren del siguiente procedimiento
Maacutexima precipitacioacuten en una hora con un periacuteodo de retorno de 10 antildeos valor calculado del anaacutelisis de las precipitaciones descritas en la Seccioacuten Nordm 31
Obtencioacuten del coeficiente de escorrentiacutea a partir de las caracteriacutesticas de terreno (Tabla Nordm 4)
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332 CAacuteLCULO DEL DISTANCIAMIENTO ENTRE ZANJAS A PARTIR DE UNA SUPERFICIE DE LA SECCIOacuteN TRANSVERSAL PREDETERMINADA
Como valores de entrada se necesitan precipitacioacuten efectiva (P e) y dimensiones de la zanja (largo superficie de seccioacuten transversal por lo tanto todos los componentes de la seccioacuten transversal es decir base altura ancho superior taludes inferior y superior) Para este anaacutelisis seraacute considerado sistema de zanja distribuido en tres tresbolillo como el descrito a continuacioacuten
Caacutelculo del distanciamiento entre zanjas
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333 CAacuteLCULO SUPERFICIE SECCIOacuteN TRANSVERSAL DE LA ZANJA A PARTIR DE DISTANCIAMIENTO PREDETERMINADO ENTRE ZANJAS
En este segundo caso se busca obtener las dimensiones de la zanja que sea capaz de retener la escorrentiacutea que recibiraacute del aacuterea de impluvio resultante del distanciamiento predeterminado (Fig Nordm 5)Como el valor es de entrada para el caacutelculo del aacuterea de la seccioacuten transversal se necesita la precipitacioacuten efectiva (P e) y distanciamiento entre zanja (D Fig Nordm7)
Una vez conocida la superficie de la seccioacuten transversal se calculan sus paraacutemetros teniendo en consideracioacuten como valor es de referencia las recomendaciones sobre taludes (Tabla Nordm 7) y adecuaacutendose a las restricciones legales
34 DISENtildeO DE LA SECCIOacuteN TRANSVERSAL DE LA ZANJA DE INFILTRACIOacuteN
A partir del aacuterea de la seccioacuten transversal de la zanja (ecuacioacuten Nordm 9) se procede a su disentildeo que requiere como valores de entrada base (b) taludes (Zinf y Zsup) datos asignados en forma arbitraria extraiacutedos de la experiencia en ter reno Con esta informacioacuten se determinan los demaacutes componentes de la seccioacuten transversal mediante las siguientes ecuaciones
Altura seccioacuten transversal H (Ecuacioacuten Nordm 11)
Ancho superior seccioacuten transversal as (Ecuacioacuten Nordm 12)
Longitud del talud inferior Linf (Ecuacioacuten Nordm 13)
Longitud del talud superior Lsup (Ecuacioacuten Nordm 14)
Obtenidos los resultados anteriores se podraacute construir la matriz de la zanja que maacutes tarde podraacute ser ejecutada en terreno
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35 RECOMENDACIONES GENERALES
En el disentildeo de canales y zanjas es recomendable sobredimensionar la capacidad de estas obras de evacuacioacuten e infiltracioacuten respectivamente teniendo presente que el disentildeo no considera mayor mente suelos saturados y guardando el debido equilibrio entre beneficio y costo
En consideracioacuten a los diferentes tipos de suelos que podemos encontrar es recomendable tener este factor en cuenta a la hora de determinar los taludes ya que una mala determinacioacuten de eacutestos tendriacutea como consecuencia el socavamiento de sus paredes laterales
Debido a los accidentes topograacuteficos del microrelieve la distribucioacuten espacial de las obras en terreno se ve en la praacutectica alterada seriamente Per o a pesar de estas dificultades debiera siempre propenderse a conformar unidades sistematizadas lo maacutes homogeacutenea posible de acuerdo al disentildeo original (zanjas Fig Nordm 7 canales Fig Nordm 3) Entieacutendase como unidad sistematizada la conformada por una aacuterea de captacioacuten de aguas lluvias (aacuterea de impluvio) y un aacuterea de recepcioacuten correspondiente a la obra misma
El correcto funcionamiento y mantenimiento de cada obra de conservacioacuten estaraacuten directamente relacionados con su vida uacutetil ya que procesos como la sedimentacioacuten reducen su capacidad de evacuar o retener escorrentiacutea superficial seguacuten sea el caso disminuyendo por ende el periacuteodo de retorno para el cual fueron construidas
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36 EJEMPLOS APLICACIOacuteN
361 Disentildeo de acequias de desviacioacuten
Se desea defender un tramo de carretera contra la escorrentiacutea superficial que produce una zona de ladera mediante un canal de desviacioacuten revestido de acuerdo con los datos de la siguiente figura La zona del proyecto se encuentra a 2700 msnm en la carretera de Cajamarca - Cumbe Mayo
Tabla A
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Tabla B
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Tabla c
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1 Descarga maacutexima de disentildeoCalcularemos para cada tramo de la figura
ordm Primer tramo (400 m) Bosque 15 pendiente longitud 400 m A = 8 Ha
calculloo de tiempo de concentracion TcTc = Tc1 + Tc2 = (Longitud del tramo)(velocidad ponderada + longitud del tramo)(velocidad maxima erosiva) las velocidades se estiman apartir de la Tabla ATc = 400(1460) + 400(1560) = 92 min
Con este valor se va a la Tabla B para estimar el valor de la intensidad maacutexima con una frecuencia de 10 antildeos
Imax = 70 mmh
El coeficiente de escorrentiacutea (C) se estima a partir de la Tabla C C 1deg tramo= C1 + C2 + C2 = 30 + 20+ 10 +15 = 75
Descarga maacutexima de disentildeo primer tramoQtramo1 = CIA360 = 075708360 = 117 m3s
ordm Segundo tramo (300 m) cultivo en limpio 15 pendiente longitud 400 m A = 4Ha + 2Ha = 6 Ha
calculo de tiempo de concentracion TcTc = Tc2 + Tc2-3 = (Longitud del tramo)(velocidad ponderada + longitud del tramo)(velocidad maxima erosiva) las velocidades se estiman apartir de la Tabla ATc = 92 + 300(1560) = 125 min
Con este valor se va a la Tabla B para estimar el valor de la intensidad maacutexima con una frecuencia de 10 antildeos
Imax = 625 mmh
El coeficiente de escorrentiacutea (C) se estima a partir de la Tabla CPasto natural 4Ha 20 de pendiente C = 30 + 20 + 10 + 15 = 75 entonces 754=300
Cultivo en limpio 2Ha 10 de pendiente C = 20 + 10 + 15 + 10 = 55 entonces 552=110
C2deg tramo = (300 + 110)6 = 68
C promedio tramo 1deg y 2deg = (758 + 686)14 = 72
Descarga maacutexima de disentildeo primer tramo A=8+6=14 HaQtramo2 = CIA360 = 072625360 = 175 m3s
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362 Disentildeo de zanjas de infiltracioacutenA) REGISTROS PLUVIOMETRICOS
Del anaacutelisis de precipitaciones de la Estacioacuten Weberbauer situada a 2536 msnm en la frontera centro oriental del aacutembito del SESA - Cajamarca se tienen los siguientes registros de lluvia maacutexima diarias
B ANAacuteLISIS DE FRECUENCIAS Y PERIODOS DE RETORNO
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Los datos de la columna (d) son graficados en papel de probabilidades Gumbel o se encuentra la distribucioacuten Lluvia Maacutexima Diaria Vs Tr en forma analiacutetica (ver Praacutectica coacutedigo H-2 Anaacutelisis de Tormenta Curvas Intensidad-Frecuencia-Duracioacuten)
Lluvia de Disentildeo = Lluvia Maacutexima Diaria para 10 antildeos de Retorno = 427 mm
C CONVERSIOacuteN DE LA LLUVIA MAacuteXIMA DIARIA A ESCORRENTIacuteASUPERFICIAL
No toda la lluvia que cae se convierte en escorrentiacutea superficial previamente se debe descontar la laacutemina que infiltra Una manera praacutectica de llegar a la lluvia o laacutemina que produce escorrentiacutea superficial es usando el meacutetodo SCS 1956 en donde se relacionan la altura total de lluvia caiacuteda con la que realmente produce escorrentiacutea Este meacutetodo se usa en combinacioacuten con las curvas nuacutemero La mayoriacutea de los suelos del aacutembito de accioacuten del SE5A son laderas empinadas con baja capacidad de infiltracioacuten superficiales con pastos naturales muy pobres que dan escasa cobertura cuando no son suelos sometidos a cultivos anuales Se asume estas condiciones extremas a fin de lograr un dimensionamiento conservador de las acequias de infiltracioacuten CN=875 por supuesto que se pueden aplicar condiciones maacutes favorables en suelos bien manejados y con usos adecuados a su capacidad para obtener disentildeos especiacuteficos en parcelas localesEntrando en la Fig NB 14 con P == 427 mm y CN = 875 hallamos Q = 175 mm de escorrentiacuteaEsto significa que la lluvia maacutexima diaria con 10 antildeos de frecuencia produciraacute 175 mm de escorrentiacutea oacute 175 m Ha oacute 00175 m m2
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D SECCIOacuteN DE ACEQUIA STANDARD Y ESPACIAMIENTO MAacuteXIMO
Adoptando la seccioacuten trapecial mostrada en la figura con un tirante de agua de 040 metros(que es tambieacuten la altura de los tabiques) tendremos una seccioacuten hidraacuteulica de 032 m2En 100 ml de acequia seraacuten 32 m3
Aacuterea de recoleccioacuten Maacutexima por Acequia de 100 ml = 3200175 = 1829 m2 Espaciamiento Maacuteximo = (1829m2)100m = 183m
Si seleccionamos con fines praacutecticos un espaciamiento maacuteximo de 20 m el incremento de volumen en la acequia representa 003 m de elevacioacuten en el tirante de agua lo cual no tiene importancia si hemos dimensionado las acequiase con un borde libre de 010 m Tambieacuten se debe tener en cuenta la longitud de la pendiente que debe ser menor cuanto mayor es la gradiente del terreno
IV CONSTRUCCIOacuteN DE ZANJAS DE INFILTRACIOacuteN
iquestQUE MATERIALES Y HERRAMIENTAS SE NECESITAN PARA CONSTRUIR LAS ZANJAS DE INFILTRACIOacuteN Los materiales a utilizarse son los siguientes
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iquestCOMO FUNCIONA LA ZANJA DE INFILTRACIOacuteN
El agua que se acumula en la zanja se infiltra al suelo y da humedad a las plantas situadas en la parte baja de la zanja La zanja de infiltracioacuten ayuda a las plantitas a tener maacutes agua en los periacuteodos con poca lluvia dando agua y vida
iquestDOacuteNDE CONSTRUIR LAS ZANJAS DE INFILTRACIOacuteN
Es lo maacutes recomendable construir las zanjas de infiltracioacuten en TERRENOS DE PASTIZALES SOBRE TODO EN LA PARTE SUPERIOR DE TERRENOS SECOS
Ademaacutes las zanjas de infiltracioacuten funcionan mejor cuando se construyen en LAS PARTES MAacuteS INCLINADAS DEL TERRENO
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LA CONSTRUCCIOacuteN DE LAS ZANJAS DE INFILTRACIOacuteN
Para construir las zanjas de infiltracioacuten seguimos 6 pasos
PASO 1Con el nivel en ldquoArdquo marcamos las liacuteneas sin caiacuteda donde queremos construir las zanjas de infiltracioacuten
PASO 2Sobre la liacutenea sin caiacuteda se marcan las zanjas de infiltracioacuten tomando en cuenta el largo y ancho de la zanja asiacute como la distancia entre zanjasLargo de la zanja 2 metros (2 pasos)Ancho de la zanja 40 centiacutemetros (2 cuartas)Ancho del tabique 40 centiacutemetros (2 cuartas)
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Disentildeo de zanjas de infiltracioacuten y acequias de desviacioacuten
PASO 3Se excava la zanja hasta una profundidad de 40 cm Luego se ensancha la parte superior para evitar que caigan las paredes (o taludes) de la zanja
PASO 4La tierra que se saca de la zanja de infiltracioacuten debe depositarse en la parte baja de la zanja formando un pequentildeo camelloacutenOJOSe debe depositar la tierra no muy cerca de la zanja sino a unos 20 centiacutemetros (1 cuarta) de distancia para que la tierra no caiga otra vez en la zanja
PASO 5
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El espacio que hay entre una y otra zanja de infiltracioacuten tambieacuten debe excavarse hasta una profundidad de 10 centiacutemetros (una tacuteajlla)
Esto es importante porque permitiraacute que el agua de una zanja llena pueda pasar a otra zanja llenando asiacute todas las zanjas por igual
PASO 6Es bueno plantar pastos sobre los camellones para que estos sean maacutes fuertes y puedan aguantar mucho tiempo
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EL MANTENIMIENTODE LAS ZANJAS DE INFILTRACIOacuteN
Con cada tormenta de lluvia las zanjas de infiltracioacuten se llenan con tierra y restos de plantas
OJOiexclCuando estaacute llena la zanja de infiltracioacuten ya no puede acumular agua El material acumulado (lama) en la zanja contiene el suelo maacutes feacutertil de tus terrenosDebemos realizar el mantenimiento de la zanja de infiltracioacuten para asegurar su buen funcionamiento La zanja se limpia sacando la lama acumulada esta se lleva nuevamente a los terrenos iexclDe esta manera se aprovecha la lama
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iexclRecuerdaSi sacas el sedimento o lama la zanja acumula maacutes agua EntoncesEl mantenimiento debe realizarse permanentemente y sobre todo cuando la zanja se haya llenado
iexclCUIDADOAmigo agricultor En lo posible tienes que evitar que los animales entren en las zanjas de infiltracioacuten porque pueden derrumbar los costados de las zanjas y comer los pastos que protegen los camellones Tuacute has invertido tiempo y trabajo en la construccioacuten de las zanjas de infiltracioacuten entonces iexclno permitas que tu trabajo sea destruido
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V BIBLIOGRAFIacuteA
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INDICE
Tema Paacutegina
Introduccioacuten y objetivoshelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 1
Generalidades y caracteriacutesticas de zanjas de infiltracioacuten y acequias de infiltracioacutenhelliphelliphelliphelliphelliphellip2-5
Metodologiacutea de disentildeo de zanjas de infiltracioacuten y canales de desviacioacuten de aguahelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip6-11
Disentildeo de canales de desviacioacutenhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 11-20
disentildeo de sistema de zanjas de infiltracioacutenhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip21-23
Recomendaciones generaleshelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 24
Ejemplo de disentildeo de acequias de desviacioacutenhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 25-31
Ejemplo de disentildeo de zanjas de infiltracioacutenhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip32-34
Construccioacuten de zanjas de infiltracioacutenhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip34-40
Bibliografiacuteahelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip41
Iacutendicehelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip42
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32 DISENtildeO DE CANALES DE DESVIACIOacuteN
Un canal debe ser capaz de encauzar las aguas vertidas en eacutel originadas de la maacutexima escorrentiacutea que pueda ocurrir en el aacuterea de impluvio en un tiempo determinado escorrentiacutea criacutetica (Suaacuterez de Castro 1979)
321 CAacuteLCULO DE ESCORRENTIacuteA CRIacuteTICA
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La escorrentiacutea que deberaacute evacuar el canal de desviacioacuten dependeraacute de La maacutexima intensidad de lluvias que puedan ocurrir en un periacuteodo y tiempo determinados Caracteriacutestica de las ver tientes (pendiente cubierta vegetal suelo etc) Extensioacuten de la ladera (aacuterea de impluvio)
La escorrentiacutea criacutetica se puede calcular a partir de la siguiente formula (Suaacuterez de Castro 1978 Morales 1995)
Coeficiente de Escorrentiacutea (C) Seguacuten Monsalve (1999)Coeficiente de escorrentiacutea se define como la relacioacuten entre el volumen de escorrentiacutea superficial total y el volumen total de agua precipitada en un intervalo de tiempo dado (Tabla Nordm4) Al respecto sentildeala Chow (1994) que el coeficiente de escorrentiacutea (C) es la variable menos precisa para el caacutelculo de la escorrentiacutea criacutetica La certeza del valor tabla dependeraacute de la experiencia en terreno de quien disentildee las obras de conservacioacuten
Intensidad criacutetica de las precipitaciones (I)
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Definida como la maacutexima intensidad que puede ocurrir en un tiempo igual al tiempo de concentracioacuten entieacutendase tiempo de concentracioacuten seguacuten Suaacuterez de Castro (1979) como el tiempo que ocupa una gota de agua en moverse desde la par te maacutes lejana de la ver tiente hasta el desaguumle (ver Fig Nordm 3) El tiempo de concentracioacuten puede estimarse por medio de la ecuacioacuten Nordm 8 o 9 o Fig Nordm 4
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Conocido el tiempo de concentracioacuten (T c) para el canal a disentildear se debe obtener el valor de intensidad criacutetica (I) para el caacutelculo de la escorrentiacutea criacutetica con un tiempo (t) igual al tiempo de concentracioacuten (Tc)
322 ESPECIFICACIONES TEacuteCNICAS DE DISENtildeO DEL CANAL
Un canal de desviacioacuten adecuado debe contener la escorrentiacutea criacutetica (Seccioacuten 321 Ecuacioacuten Nordm7) y seguacuten el terreno conducir el caudal a una velocidad menor que la maacutexima permitida para que la estructura del canal no se socave Obtenida la escorrentiacutea criacutetica y maacutexima velocidad permitida se determina el aacuterea miacutenima que deberaacute poseer la seccioacuten transversal a partir de la cual el canal podraacute cumplir con las caracteriacutesticas anteriormente sentildealadas
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Maacutexima velocidad del aguaSeguacuten Suaacuterez de Castro depende de la naturaleza del material en el cual se construye el canal (Tabla Nordm6)
Aacuterea miacutenimaEl disentildeo de un canal de desviacioacuten requiere de una serie de iteraciones a partir de una seccioacuten transversal del canal la cual como miacutenimo debiera tener una superficie igual a la calculada seguacuten Ecuacioacuten Nordm10
323 DISENtildeO SECCIOacuteN TRANSVERSAL
Una vez conocidas las especificaciones de escorrentiacutea criacutetica maacutexima velocidad permitida y aacuterea miacutenima se deberaacute realizar una serie de iteraciones de sucesivas secciones transversales a fin de encontrar aquella seccioacuten que sea capaz de trasladar de manera segura el caudal para el cual se disentildea Para este fin se propone una metodologiacutea descrita a continuacioacuten
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1 Seleccioacuten de aacuterea para la primera iteracioacuten Se recomienda utilizar un aacuterea igual o superior al aacuterea miacutenima de disentildeo (Ec Nordm 10)
2 Determinacioacuten de paraacutemetros de la seccioacuten transversal base y taludes seguacuten experiencia de terreno
3 Caacutelculo de los paraacutemetros de altura (H ecuacioacuten Nordm 11) ancho superior (as Ecuacioacuten Nordm 12)
longitud de taludes inferior y superior ( Linf y Lsup Ecuaciones Nordm 13 y Nordm14) y radio hidraacuteulico ( r Ecuacioacuten Nordm15)
4 Asignacioacuten de pendiente del canal (seguacuten experiencia en terreno) y determinacioacuten de un coeficiente de rugosidad (n Tabla Nordm8)
5 Caacutelculo del caudal y velocidad de transporte del canal (Ecuaciones Nordm 17 y 18 respectivamente)
6 Realizacioacuten de test de control de las especificaciones teacutecnicas del canal (Seccioacuten Nordm 325)
7 Si el canal no satisface las especificaciones teacutecnicas se procede a un nuevo disentildeo seguacuten las opciones- modificacioacuten de la pendiente para luego realizarse nuevamente el test de control- modificacioacuten de la seccioacuten transversal (se recomienda un aumento de un orden del 5-10 respecto a la uacuteltima iterada) volviendo a la secuencia a partir del punto Nordm2 de esta seccioacuten
Aprobadas las condicionantes teacutecnicas y el test de control de calidad de disentildeo el perfil del canal podraacute ser implementado en terreno
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Caacutelculo de los componentes de la seccioacuten transversal
Los datos de entrada para el disentildeo del canal son los siguientes
AacuteREA (Ac) Aacuterea de disentildeo Se recomienda utilizar como primera iteracioacuten el aacuterea miacutenima de disentildeo (A min Ecuacioacuten Nordm 10) o una levemente superior y aumentar en cada iteracioacuten entre un 5 - 10 hasta encontrar el disentilde0 adecuado
BASE (b) Valor predefinido normalmente igual a 02 m
TALUD INFERIOR Y SUPERIOR Entieacutendase taludes la inclinacioacuten que poseen las paredes laterales del canal y las cuales se expresan en forma de proporcioacuten en donde 1 Z se representa de la siguiente manera
Importante en la determinacioacuten de los taludes del canal es que eacutestos sean adecuados para cada tipo de suelo de modo que el canal no se desmorone (Zinf - Zsup) Se debe tener cuidado de manera especial en obras de conservacioacuten desarrolladas en suelos de texturas livianas (arenosas) construyeacutendose con taludes mayores (ver recomendaciones hechas por el Ministerio de Obras Puacuteblicas para canales de drenaje o proteccioacuten de carreteras Tabla Nordm 7)
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Se debe considerar que para una misma seccioacuten transversal aqueacutella que posea el mayor radio hidraacuteulico (proporcioacuten entre el aacuterea transversal Ac y el periacutemetro mojado Fig Nordm5) es la seccioacuten capaz de trasladar el mayor caudal
Una vez calculada la altura se procede al caacutelculo de las siguientes componentes de la seccioacuten transversal del canal
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Opcionalmente para comprobar si los caacutelculos de los paraacutemetros de la seccioacuten transversal si fueron bien efectuados se recomienda calcular el aacuterea de la seccioacuten transversal con la ecuacioacuten Nordm 16 que debiera ser igual al aacuterea de disentildeo Ac
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324 CAPACIDADES DEL CANAL DISENtildeADO
Una vez disentildeada la seccioacuten transversal del canal es asignada una pendiente para el canal y se determina el coeficiente de rugosidad del canal que corresponde a las condiciones de terreno (n seguacuten Tabla Nordm8) Con estos valores se calcula la velocidad y el caudal que transportaraacute el canal por medio de las ecuaciones de Manning descritas a continuacioacuten
325 TEST DE CONTROL DE ESPECIFICACIONES TEacuteCNICAS DEL CANAL
Obtenidos los valor es del caudal y velocidad se verifica si el disentildeo del canal se encuentra realizado en concordancia con las especificaciones teacutecnicas (Seccioacuten 322) De no ser asiacute se deberaacute realizar un nuevo disentildeo (modificando la pendiente yo la seccioacuten transversal) que deberaacute someterse nuevamente a verificacioacuten Asiacute sucesivamente hasta encontrar el disentildeo adecuado
CONDICIONANTES TEacuteCNICAS De esta forma el disentildeo de un canal deberaacute cumplir con las siguientes caracteriacutesticas
bull
Aacuterea del canal sea mayor o igual que el aacuterea miacutenima (Amin Qesc Vmax en donde Qesc
escorrentiacutea criacutetica Ecuacioacuten Nordm 7 y Vmax Velocidad maacutexima permitida Tabla Nordm6)
Ac (Ecuacion Nordm16) gt= Amin (Ecuacioacuten Nordm10)
bull Escorrentiacutea criacutetica (Qesc Ecuacioacuten Nordm 7) sea menor que el caudal Qc determinado para el canal disentildeado (Ecuacioacuten Nordm 17)
Qc (Ecuacioacuten Nordm 17) gt= Qesc (Ecuacioacuten Nordm 7)
bull La velocidad del flujo del canal (Ver Ecuacioacuten Nordm 18) sea menor que la velocidad maacutexima permitida seguacuten las caracteriacutesticas del canal disentildeado (Vmax Tabla Nordm 6)
Vc (Ecuacioacuten Nordm 18) lt= Vmax (Tabla Nordm 6)
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33 DISENtildeO DE SISTEMA DE ZANJAS DE INFILTRACIOacuteN
Seguacuten Millaacuten 2000 cada zanja de infiltracioacuten debe contener la totalidad del escurrimiento superficial para una determinada precipitacioacuten de disentildeo El autor considera el caacutelculo de la precipitacioacuten efectiva (Pe) como estimador de esta escorrentiacutea Esta situacioacuten soacutelo se cumple en forma praacutectica en suelos no saturadosCalculada la precipitacioacuten efectiva (Ecuacioacuten Nordm 19 Seccioacuten nordm 331) se pueden considerar dos opciones en el disentildeo de un sistema de zanjas de infiltracioacuten
a) A partir de un aacuterea predeterminado de la seccioacuten transversal Por lo tanto definidas sus componentes (base b altura H ancho superior as talud superior e inferior Zsup y zinf
longitudes de talud superior e inferior Lsup y Linf Fig Nordm5) y largo de una zanja se determina el distanciamiento entre ellas
b) A partir de un distanciamiento entre zanjas predeterminado (asociado por ejemplo a un esquema de plantacioacuten) se determina el aacuterea de la seccioacuten transversal y posteriormente se calculan sus componentes (base b altura H ancho superior as talud superior e inferior Zsup y
Zinf longitudes de talud superior e inferior Lsup y Linf Fig Nordm5)
331 CAacuteLCULO DE PRECIPITACIOacuteN EFECTIVA
Antes es necesario especificar el concepto precipitacioacuten efectiva P e Baacutesicamente es la diferencia entre la lluvia caiacuteda y el agua infiltrada Es decir el agua escurrida en un sistema de zanja corresponderaacute a la escorrentiacutea proveniente del aacuterea impluvio de la zanja (Fig Nordm5)Para el caacutelculo de la precipitacioacuten efectiva se requieren del siguiente procedimiento
Maacutexima precipitacioacuten en una hora con un periacuteodo de retorno de 10 antildeos valor calculado del anaacutelisis de las precipitaciones descritas en la Seccioacuten Nordm 31
Obtencioacuten del coeficiente de escorrentiacutea a partir de las caracteriacutesticas de terreno (Tabla Nordm 4)
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332 CAacuteLCULO DEL DISTANCIAMIENTO ENTRE ZANJAS A PARTIR DE UNA SUPERFICIE DE LA SECCIOacuteN TRANSVERSAL PREDETERMINADA
Como valores de entrada se necesitan precipitacioacuten efectiva (P e) y dimensiones de la zanja (largo superficie de seccioacuten transversal por lo tanto todos los componentes de la seccioacuten transversal es decir base altura ancho superior taludes inferior y superior) Para este anaacutelisis seraacute considerado sistema de zanja distribuido en tres tresbolillo como el descrito a continuacioacuten
Caacutelculo del distanciamiento entre zanjas
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333 CAacuteLCULO SUPERFICIE SECCIOacuteN TRANSVERSAL DE LA ZANJA A PARTIR DE DISTANCIAMIENTO PREDETERMINADO ENTRE ZANJAS
En este segundo caso se busca obtener las dimensiones de la zanja que sea capaz de retener la escorrentiacutea que recibiraacute del aacuterea de impluvio resultante del distanciamiento predeterminado (Fig Nordm 5)Como el valor es de entrada para el caacutelculo del aacuterea de la seccioacuten transversal se necesita la precipitacioacuten efectiva (P e) y distanciamiento entre zanja (D Fig Nordm7)
Una vez conocida la superficie de la seccioacuten transversal se calculan sus paraacutemetros teniendo en consideracioacuten como valor es de referencia las recomendaciones sobre taludes (Tabla Nordm 7) y adecuaacutendose a las restricciones legales
34 DISENtildeO DE LA SECCIOacuteN TRANSVERSAL DE LA ZANJA DE INFILTRACIOacuteN
A partir del aacuterea de la seccioacuten transversal de la zanja (ecuacioacuten Nordm 9) se procede a su disentildeo que requiere como valores de entrada base (b) taludes (Zinf y Zsup) datos asignados en forma arbitraria extraiacutedos de la experiencia en ter reno Con esta informacioacuten se determinan los demaacutes componentes de la seccioacuten transversal mediante las siguientes ecuaciones
Altura seccioacuten transversal H (Ecuacioacuten Nordm 11)
Ancho superior seccioacuten transversal as (Ecuacioacuten Nordm 12)
Longitud del talud inferior Linf (Ecuacioacuten Nordm 13)
Longitud del talud superior Lsup (Ecuacioacuten Nordm 14)
Obtenidos los resultados anteriores se podraacute construir la matriz de la zanja que maacutes tarde podraacute ser ejecutada en terreno
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35 RECOMENDACIONES GENERALES
En el disentildeo de canales y zanjas es recomendable sobredimensionar la capacidad de estas obras de evacuacioacuten e infiltracioacuten respectivamente teniendo presente que el disentildeo no considera mayor mente suelos saturados y guardando el debido equilibrio entre beneficio y costo
En consideracioacuten a los diferentes tipos de suelos que podemos encontrar es recomendable tener este factor en cuenta a la hora de determinar los taludes ya que una mala determinacioacuten de eacutestos tendriacutea como consecuencia el socavamiento de sus paredes laterales
Debido a los accidentes topograacuteficos del microrelieve la distribucioacuten espacial de las obras en terreno se ve en la praacutectica alterada seriamente Per o a pesar de estas dificultades debiera siempre propenderse a conformar unidades sistematizadas lo maacutes homogeacutenea posible de acuerdo al disentildeo original (zanjas Fig Nordm 7 canales Fig Nordm 3) Entieacutendase como unidad sistematizada la conformada por una aacuterea de captacioacuten de aguas lluvias (aacuterea de impluvio) y un aacuterea de recepcioacuten correspondiente a la obra misma
El correcto funcionamiento y mantenimiento de cada obra de conservacioacuten estaraacuten directamente relacionados con su vida uacutetil ya que procesos como la sedimentacioacuten reducen su capacidad de evacuar o retener escorrentiacutea superficial seguacuten sea el caso disminuyendo por ende el periacuteodo de retorno para el cual fueron construidas
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36 EJEMPLOS APLICACIOacuteN
361 Disentildeo de acequias de desviacioacuten
Se desea defender un tramo de carretera contra la escorrentiacutea superficial que produce una zona de ladera mediante un canal de desviacioacuten revestido de acuerdo con los datos de la siguiente figura La zona del proyecto se encuentra a 2700 msnm en la carretera de Cajamarca - Cumbe Mayo
Tabla A
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Tabla B
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Tabla c
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1 Descarga maacutexima de disentildeoCalcularemos para cada tramo de la figura
ordm Primer tramo (400 m) Bosque 15 pendiente longitud 400 m A = 8 Ha
calculloo de tiempo de concentracion TcTc = Tc1 + Tc2 = (Longitud del tramo)(velocidad ponderada + longitud del tramo)(velocidad maxima erosiva) las velocidades se estiman apartir de la Tabla ATc = 400(1460) + 400(1560) = 92 min
Con este valor se va a la Tabla B para estimar el valor de la intensidad maacutexima con una frecuencia de 10 antildeos
Imax = 70 mmh
El coeficiente de escorrentiacutea (C) se estima a partir de la Tabla C C 1deg tramo= C1 + C2 + C2 = 30 + 20+ 10 +15 = 75
Descarga maacutexima de disentildeo primer tramoQtramo1 = CIA360 = 075708360 = 117 m3s
ordm Segundo tramo (300 m) cultivo en limpio 15 pendiente longitud 400 m A = 4Ha + 2Ha = 6 Ha
calculo de tiempo de concentracion TcTc = Tc2 + Tc2-3 = (Longitud del tramo)(velocidad ponderada + longitud del tramo)(velocidad maxima erosiva) las velocidades se estiman apartir de la Tabla ATc = 92 + 300(1560) = 125 min
Con este valor se va a la Tabla B para estimar el valor de la intensidad maacutexima con una frecuencia de 10 antildeos
Imax = 625 mmh
El coeficiente de escorrentiacutea (C) se estima a partir de la Tabla CPasto natural 4Ha 20 de pendiente C = 30 + 20 + 10 + 15 = 75 entonces 754=300
Cultivo en limpio 2Ha 10 de pendiente C = 20 + 10 + 15 + 10 = 55 entonces 552=110
C2deg tramo = (300 + 110)6 = 68
C promedio tramo 1deg y 2deg = (758 + 686)14 = 72
Descarga maacutexima de disentildeo primer tramo A=8+6=14 HaQtramo2 = CIA360 = 072625360 = 175 m3s
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362 Disentildeo de zanjas de infiltracioacutenA) REGISTROS PLUVIOMETRICOS
Del anaacutelisis de precipitaciones de la Estacioacuten Weberbauer situada a 2536 msnm en la frontera centro oriental del aacutembito del SESA - Cajamarca se tienen los siguientes registros de lluvia maacutexima diarias
B ANAacuteLISIS DE FRECUENCIAS Y PERIODOS DE RETORNO
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Los datos de la columna (d) son graficados en papel de probabilidades Gumbel o se encuentra la distribucioacuten Lluvia Maacutexima Diaria Vs Tr en forma analiacutetica (ver Praacutectica coacutedigo H-2 Anaacutelisis de Tormenta Curvas Intensidad-Frecuencia-Duracioacuten)
Lluvia de Disentildeo = Lluvia Maacutexima Diaria para 10 antildeos de Retorno = 427 mm
C CONVERSIOacuteN DE LA LLUVIA MAacuteXIMA DIARIA A ESCORRENTIacuteASUPERFICIAL
No toda la lluvia que cae se convierte en escorrentiacutea superficial previamente se debe descontar la laacutemina que infiltra Una manera praacutectica de llegar a la lluvia o laacutemina que produce escorrentiacutea superficial es usando el meacutetodo SCS 1956 en donde se relacionan la altura total de lluvia caiacuteda con la que realmente produce escorrentiacutea Este meacutetodo se usa en combinacioacuten con las curvas nuacutemero La mayoriacutea de los suelos del aacutembito de accioacuten del SE5A son laderas empinadas con baja capacidad de infiltracioacuten superficiales con pastos naturales muy pobres que dan escasa cobertura cuando no son suelos sometidos a cultivos anuales Se asume estas condiciones extremas a fin de lograr un dimensionamiento conservador de las acequias de infiltracioacuten CN=875 por supuesto que se pueden aplicar condiciones maacutes favorables en suelos bien manejados y con usos adecuados a su capacidad para obtener disentildeos especiacuteficos en parcelas localesEntrando en la Fig NB 14 con P == 427 mm y CN = 875 hallamos Q = 175 mm de escorrentiacuteaEsto significa que la lluvia maacutexima diaria con 10 antildeos de frecuencia produciraacute 175 mm de escorrentiacutea oacute 175 m Ha oacute 00175 m m2
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D SECCIOacuteN DE ACEQUIA STANDARD Y ESPACIAMIENTO MAacuteXIMO
Adoptando la seccioacuten trapecial mostrada en la figura con un tirante de agua de 040 metros(que es tambieacuten la altura de los tabiques) tendremos una seccioacuten hidraacuteulica de 032 m2En 100 ml de acequia seraacuten 32 m3
Aacuterea de recoleccioacuten Maacutexima por Acequia de 100 ml = 3200175 = 1829 m2 Espaciamiento Maacuteximo = (1829m2)100m = 183m
Si seleccionamos con fines praacutecticos un espaciamiento maacuteximo de 20 m el incremento de volumen en la acequia representa 003 m de elevacioacuten en el tirante de agua lo cual no tiene importancia si hemos dimensionado las acequiase con un borde libre de 010 m Tambieacuten se debe tener en cuenta la longitud de la pendiente que debe ser menor cuanto mayor es la gradiente del terreno
IV CONSTRUCCIOacuteN DE ZANJAS DE INFILTRACIOacuteN
iquestQUE MATERIALES Y HERRAMIENTAS SE NECESITAN PARA CONSTRUIR LAS ZANJAS DE INFILTRACIOacuteN Los materiales a utilizarse son los siguientes
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iquestCOMO FUNCIONA LA ZANJA DE INFILTRACIOacuteN
El agua que se acumula en la zanja se infiltra al suelo y da humedad a las plantas situadas en la parte baja de la zanja La zanja de infiltracioacuten ayuda a las plantitas a tener maacutes agua en los periacuteodos con poca lluvia dando agua y vida
iquestDOacuteNDE CONSTRUIR LAS ZANJAS DE INFILTRACIOacuteN
Es lo maacutes recomendable construir las zanjas de infiltracioacuten en TERRENOS DE PASTIZALES SOBRE TODO EN LA PARTE SUPERIOR DE TERRENOS SECOS
Ademaacutes las zanjas de infiltracioacuten funcionan mejor cuando se construyen en LAS PARTES MAacuteS INCLINADAS DEL TERRENO
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LA CONSTRUCCIOacuteN DE LAS ZANJAS DE INFILTRACIOacuteN
Para construir las zanjas de infiltracioacuten seguimos 6 pasos
PASO 1Con el nivel en ldquoArdquo marcamos las liacuteneas sin caiacuteda donde queremos construir las zanjas de infiltracioacuten
PASO 2Sobre la liacutenea sin caiacuteda se marcan las zanjas de infiltracioacuten tomando en cuenta el largo y ancho de la zanja asiacute como la distancia entre zanjasLargo de la zanja 2 metros (2 pasos)Ancho de la zanja 40 centiacutemetros (2 cuartas)Ancho del tabique 40 centiacutemetros (2 cuartas)
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Disentildeo de zanjas de infiltracioacuten y acequias de desviacioacuten
PASO 3Se excava la zanja hasta una profundidad de 40 cm Luego se ensancha la parte superior para evitar que caigan las paredes (o taludes) de la zanja
PASO 4La tierra que se saca de la zanja de infiltracioacuten debe depositarse en la parte baja de la zanja formando un pequentildeo camelloacutenOJOSe debe depositar la tierra no muy cerca de la zanja sino a unos 20 centiacutemetros (1 cuarta) de distancia para que la tierra no caiga otra vez en la zanja
PASO 5
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El espacio que hay entre una y otra zanja de infiltracioacuten tambieacuten debe excavarse hasta una profundidad de 10 centiacutemetros (una tacuteajlla)
Esto es importante porque permitiraacute que el agua de una zanja llena pueda pasar a otra zanja llenando asiacute todas las zanjas por igual
PASO 6Es bueno plantar pastos sobre los camellones para que estos sean maacutes fuertes y puedan aguantar mucho tiempo
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Disentildeo de zanjas de infiltracioacuten y acequias de desviacioacuten
EL MANTENIMIENTODE LAS ZANJAS DE INFILTRACIOacuteN
Con cada tormenta de lluvia las zanjas de infiltracioacuten se llenan con tierra y restos de plantas
OJOiexclCuando estaacute llena la zanja de infiltracioacuten ya no puede acumular agua El material acumulado (lama) en la zanja contiene el suelo maacutes feacutertil de tus terrenosDebemos realizar el mantenimiento de la zanja de infiltracioacuten para asegurar su buen funcionamiento La zanja se limpia sacando la lama acumulada esta se lleva nuevamente a los terrenos iexclDe esta manera se aprovecha la lama
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iexclRecuerdaSi sacas el sedimento o lama la zanja acumula maacutes agua EntoncesEl mantenimiento debe realizarse permanentemente y sobre todo cuando la zanja se haya llenado
iexclCUIDADOAmigo agricultor En lo posible tienes que evitar que los animales entren en las zanjas de infiltracioacuten porque pueden derrumbar los costados de las zanjas y comer los pastos que protegen los camellones Tuacute has invertido tiempo y trabajo en la construccioacuten de las zanjas de infiltracioacuten entonces iexclno permitas que tu trabajo sea destruido
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V BIBLIOGRAFIacuteA
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INDICE
Tema Paacutegina
Introduccioacuten y objetivoshelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 1
Generalidades y caracteriacutesticas de zanjas de infiltracioacuten y acequias de infiltracioacutenhelliphelliphelliphelliphelliphellip2-5
Metodologiacutea de disentildeo de zanjas de infiltracioacuten y canales de desviacioacuten de aguahelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip6-11
Disentildeo de canales de desviacioacutenhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 11-20
disentildeo de sistema de zanjas de infiltracioacutenhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip21-23
Recomendaciones generaleshelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 24
Ejemplo de disentildeo de acequias de desviacioacutenhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 25-31
Ejemplo de disentildeo de zanjas de infiltracioacutenhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip32-34
Construccioacuten de zanjas de infiltracioacutenhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip34-40
Bibliografiacuteahelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip41
Iacutendicehelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip42
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La escorrentiacutea que deberaacute evacuar el canal de desviacioacuten dependeraacute de La maacutexima intensidad de lluvias que puedan ocurrir en un periacuteodo y tiempo determinados Caracteriacutestica de las ver tientes (pendiente cubierta vegetal suelo etc) Extensioacuten de la ladera (aacuterea de impluvio)
La escorrentiacutea criacutetica se puede calcular a partir de la siguiente formula (Suaacuterez de Castro 1978 Morales 1995)
Coeficiente de Escorrentiacutea (C) Seguacuten Monsalve (1999)Coeficiente de escorrentiacutea se define como la relacioacuten entre el volumen de escorrentiacutea superficial total y el volumen total de agua precipitada en un intervalo de tiempo dado (Tabla Nordm4) Al respecto sentildeala Chow (1994) que el coeficiente de escorrentiacutea (C) es la variable menos precisa para el caacutelculo de la escorrentiacutea criacutetica La certeza del valor tabla dependeraacute de la experiencia en terreno de quien disentildee las obras de conservacioacuten
Intensidad criacutetica de las precipitaciones (I)
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Definida como la maacutexima intensidad que puede ocurrir en un tiempo igual al tiempo de concentracioacuten entieacutendase tiempo de concentracioacuten seguacuten Suaacuterez de Castro (1979) como el tiempo que ocupa una gota de agua en moverse desde la par te maacutes lejana de la ver tiente hasta el desaguumle (ver Fig Nordm 3) El tiempo de concentracioacuten puede estimarse por medio de la ecuacioacuten Nordm 8 o 9 o Fig Nordm 4
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Conocido el tiempo de concentracioacuten (T c) para el canal a disentildear se debe obtener el valor de intensidad criacutetica (I) para el caacutelculo de la escorrentiacutea criacutetica con un tiempo (t) igual al tiempo de concentracioacuten (Tc)
322 ESPECIFICACIONES TEacuteCNICAS DE DISENtildeO DEL CANAL
Un canal de desviacioacuten adecuado debe contener la escorrentiacutea criacutetica (Seccioacuten 321 Ecuacioacuten Nordm7) y seguacuten el terreno conducir el caudal a una velocidad menor que la maacutexima permitida para que la estructura del canal no se socave Obtenida la escorrentiacutea criacutetica y maacutexima velocidad permitida se determina el aacuterea miacutenima que deberaacute poseer la seccioacuten transversal a partir de la cual el canal podraacute cumplir con las caracteriacutesticas anteriormente sentildealadas
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Maacutexima velocidad del aguaSeguacuten Suaacuterez de Castro depende de la naturaleza del material en el cual se construye el canal (Tabla Nordm6)
Aacuterea miacutenimaEl disentildeo de un canal de desviacioacuten requiere de una serie de iteraciones a partir de una seccioacuten transversal del canal la cual como miacutenimo debiera tener una superficie igual a la calculada seguacuten Ecuacioacuten Nordm10
323 DISENtildeO SECCIOacuteN TRANSVERSAL
Una vez conocidas las especificaciones de escorrentiacutea criacutetica maacutexima velocidad permitida y aacuterea miacutenima se deberaacute realizar una serie de iteraciones de sucesivas secciones transversales a fin de encontrar aquella seccioacuten que sea capaz de trasladar de manera segura el caudal para el cual se disentildea Para este fin se propone una metodologiacutea descrita a continuacioacuten
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1 Seleccioacuten de aacuterea para la primera iteracioacuten Se recomienda utilizar un aacuterea igual o superior al aacuterea miacutenima de disentildeo (Ec Nordm 10)
2 Determinacioacuten de paraacutemetros de la seccioacuten transversal base y taludes seguacuten experiencia de terreno
3 Caacutelculo de los paraacutemetros de altura (H ecuacioacuten Nordm 11) ancho superior (as Ecuacioacuten Nordm 12)
longitud de taludes inferior y superior ( Linf y Lsup Ecuaciones Nordm 13 y Nordm14) y radio hidraacuteulico ( r Ecuacioacuten Nordm15)
4 Asignacioacuten de pendiente del canal (seguacuten experiencia en terreno) y determinacioacuten de un coeficiente de rugosidad (n Tabla Nordm8)
5 Caacutelculo del caudal y velocidad de transporte del canal (Ecuaciones Nordm 17 y 18 respectivamente)
6 Realizacioacuten de test de control de las especificaciones teacutecnicas del canal (Seccioacuten Nordm 325)
7 Si el canal no satisface las especificaciones teacutecnicas se procede a un nuevo disentildeo seguacuten las opciones- modificacioacuten de la pendiente para luego realizarse nuevamente el test de control- modificacioacuten de la seccioacuten transversal (se recomienda un aumento de un orden del 5-10 respecto a la uacuteltima iterada) volviendo a la secuencia a partir del punto Nordm2 de esta seccioacuten
Aprobadas las condicionantes teacutecnicas y el test de control de calidad de disentildeo el perfil del canal podraacute ser implementado en terreno
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Caacutelculo de los componentes de la seccioacuten transversal
Los datos de entrada para el disentildeo del canal son los siguientes
AacuteREA (Ac) Aacuterea de disentildeo Se recomienda utilizar como primera iteracioacuten el aacuterea miacutenima de disentildeo (A min Ecuacioacuten Nordm 10) o una levemente superior y aumentar en cada iteracioacuten entre un 5 - 10 hasta encontrar el disentilde0 adecuado
BASE (b) Valor predefinido normalmente igual a 02 m
TALUD INFERIOR Y SUPERIOR Entieacutendase taludes la inclinacioacuten que poseen las paredes laterales del canal y las cuales se expresan en forma de proporcioacuten en donde 1 Z se representa de la siguiente manera
Importante en la determinacioacuten de los taludes del canal es que eacutestos sean adecuados para cada tipo de suelo de modo que el canal no se desmorone (Zinf - Zsup) Se debe tener cuidado de manera especial en obras de conservacioacuten desarrolladas en suelos de texturas livianas (arenosas) construyeacutendose con taludes mayores (ver recomendaciones hechas por el Ministerio de Obras Puacuteblicas para canales de drenaje o proteccioacuten de carreteras Tabla Nordm 7)
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Se debe considerar que para una misma seccioacuten transversal aqueacutella que posea el mayor radio hidraacuteulico (proporcioacuten entre el aacuterea transversal Ac y el periacutemetro mojado Fig Nordm5) es la seccioacuten capaz de trasladar el mayor caudal
Una vez calculada la altura se procede al caacutelculo de las siguientes componentes de la seccioacuten transversal del canal
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Opcionalmente para comprobar si los caacutelculos de los paraacutemetros de la seccioacuten transversal si fueron bien efectuados se recomienda calcular el aacuterea de la seccioacuten transversal con la ecuacioacuten Nordm 16 que debiera ser igual al aacuterea de disentildeo Ac
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324 CAPACIDADES DEL CANAL DISENtildeADO
Una vez disentildeada la seccioacuten transversal del canal es asignada una pendiente para el canal y se determina el coeficiente de rugosidad del canal que corresponde a las condiciones de terreno (n seguacuten Tabla Nordm8) Con estos valores se calcula la velocidad y el caudal que transportaraacute el canal por medio de las ecuaciones de Manning descritas a continuacioacuten
325 TEST DE CONTROL DE ESPECIFICACIONES TEacuteCNICAS DEL CANAL
Obtenidos los valor es del caudal y velocidad se verifica si el disentildeo del canal se encuentra realizado en concordancia con las especificaciones teacutecnicas (Seccioacuten 322) De no ser asiacute se deberaacute realizar un nuevo disentildeo (modificando la pendiente yo la seccioacuten transversal) que deberaacute someterse nuevamente a verificacioacuten Asiacute sucesivamente hasta encontrar el disentildeo adecuado
CONDICIONANTES TEacuteCNICAS De esta forma el disentildeo de un canal deberaacute cumplir con las siguientes caracteriacutesticas
bull
Aacuterea del canal sea mayor o igual que el aacuterea miacutenima (Amin Qesc Vmax en donde Qesc
escorrentiacutea criacutetica Ecuacioacuten Nordm 7 y Vmax Velocidad maacutexima permitida Tabla Nordm6)
Ac (Ecuacion Nordm16) gt= Amin (Ecuacioacuten Nordm10)
bull Escorrentiacutea criacutetica (Qesc Ecuacioacuten Nordm 7) sea menor que el caudal Qc determinado para el canal disentildeado (Ecuacioacuten Nordm 17)
Qc (Ecuacioacuten Nordm 17) gt= Qesc (Ecuacioacuten Nordm 7)
bull La velocidad del flujo del canal (Ver Ecuacioacuten Nordm 18) sea menor que la velocidad maacutexima permitida seguacuten las caracteriacutesticas del canal disentildeado (Vmax Tabla Nordm 6)
Vc (Ecuacioacuten Nordm 18) lt= Vmax (Tabla Nordm 6)
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33 DISENtildeO DE SISTEMA DE ZANJAS DE INFILTRACIOacuteN
Seguacuten Millaacuten 2000 cada zanja de infiltracioacuten debe contener la totalidad del escurrimiento superficial para una determinada precipitacioacuten de disentildeo El autor considera el caacutelculo de la precipitacioacuten efectiva (Pe) como estimador de esta escorrentiacutea Esta situacioacuten soacutelo se cumple en forma praacutectica en suelos no saturadosCalculada la precipitacioacuten efectiva (Ecuacioacuten Nordm 19 Seccioacuten nordm 331) se pueden considerar dos opciones en el disentildeo de un sistema de zanjas de infiltracioacuten
a) A partir de un aacuterea predeterminado de la seccioacuten transversal Por lo tanto definidas sus componentes (base b altura H ancho superior as talud superior e inferior Zsup y zinf
longitudes de talud superior e inferior Lsup y Linf Fig Nordm5) y largo de una zanja se determina el distanciamiento entre ellas
b) A partir de un distanciamiento entre zanjas predeterminado (asociado por ejemplo a un esquema de plantacioacuten) se determina el aacuterea de la seccioacuten transversal y posteriormente se calculan sus componentes (base b altura H ancho superior as talud superior e inferior Zsup y
Zinf longitudes de talud superior e inferior Lsup y Linf Fig Nordm5)
331 CAacuteLCULO DE PRECIPITACIOacuteN EFECTIVA
Antes es necesario especificar el concepto precipitacioacuten efectiva P e Baacutesicamente es la diferencia entre la lluvia caiacuteda y el agua infiltrada Es decir el agua escurrida en un sistema de zanja corresponderaacute a la escorrentiacutea proveniente del aacuterea impluvio de la zanja (Fig Nordm5)Para el caacutelculo de la precipitacioacuten efectiva se requieren del siguiente procedimiento
Maacutexima precipitacioacuten en una hora con un periacuteodo de retorno de 10 antildeos valor calculado del anaacutelisis de las precipitaciones descritas en la Seccioacuten Nordm 31
Obtencioacuten del coeficiente de escorrentiacutea a partir de las caracteriacutesticas de terreno (Tabla Nordm 4)
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332 CAacuteLCULO DEL DISTANCIAMIENTO ENTRE ZANJAS A PARTIR DE UNA SUPERFICIE DE LA SECCIOacuteN TRANSVERSAL PREDETERMINADA
Como valores de entrada se necesitan precipitacioacuten efectiva (P e) y dimensiones de la zanja (largo superficie de seccioacuten transversal por lo tanto todos los componentes de la seccioacuten transversal es decir base altura ancho superior taludes inferior y superior) Para este anaacutelisis seraacute considerado sistema de zanja distribuido en tres tresbolillo como el descrito a continuacioacuten
Caacutelculo del distanciamiento entre zanjas
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333 CAacuteLCULO SUPERFICIE SECCIOacuteN TRANSVERSAL DE LA ZANJA A PARTIR DE DISTANCIAMIENTO PREDETERMINADO ENTRE ZANJAS
En este segundo caso se busca obtener las dimensiones de la zanja que sea capaz de retener la escorrentiacutea que recibiraacute del aacuterea de impluvio resultante del distanciamiento predeterminado (Fig Nordm 5)Como el valor es de entrada para el caacutelculo del aacuterea de la seccioacuten transversal se necesita la precipitacioacuten efectiva (P e) y distanciamiento entre zanja (D Fig Nordm7)
Una vez conocida la superficie de la seccioacuten transversal se calculan sus paraacutemetros teniendo en consideracioacuten como valor es de referencia las recomendaciones sobre taludes (Tabla Nordm 7) y adecuaacutendose a las restricciones legales
34 DISENtildeO DE LA SECCIOacuteN TRANSVERSAL DE LA ZANJA DE INFILTRACIOacuteN
A partir del aacuterea de la seccioacuten transversal de la zanja (ecuacioacuten Nordm 9) se procede a su disentildeo que requiere como valores de entrada base (b) taludes (Zinf y Zsup) datos asignados en forma arbitraria extraiacutedos de la experiencia en ter reno Con esta informacioacuten se determinan los demaacutes componentes de la seccioacuten transversal mediante las siguientes ecuaciones
Altura seccioacuten transversal H (Ecuacioacuten Nordm 11)
Ancho superior seccioacuten transversal as (Ecuacioacuten Nordm 12)
Longitud del talud inferior Linf (Ecuacioacuten Nordm 13)
Longitud del talud superior Lsup (Ecuacioacuten Nordm 14)
Obtenidos los resultados anteriores se podraacute construir la matriz de la zanja que maacutes tarde podraacute ser ejecutada en terreno
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35 RECOMENDACIONES GENERALES
En el disentildeo de canales y zanjas es recomendable sobredimensionar la capacidad de estas obras de evacuacioacuten e infiltracioacuten respectivamente teniendo presente que el disentildeo no considera mayor mente suelos saturados y guardando el debido equilibrio entre beneficio y costo
En consideracioacuten a los diferentes tipos de suelos que podemos encontrar es recomendable tener este factor en cuenta a la hora de determinar los taludes ya que una mala determinacioacuten de eacutestos tendriacutea como consecuencia el socavamiento de sus paredes laterales
Debido a los accidentes topograacuteficos del microrelieve la distribucioacuten espacial de las obras en terreno se ve en la praacutectica alterada seriamente Per o a pesar de estas dificultades debiera siempre propenderse a conformar unidades sistematizadas lo maacutes homogeacutenea posible de acuerdo al disentildeo original (zanjas Fig Nordm 7 canales Fig Nordm 3) Entieacutendase como unidad sistematizada la conformada por una aacuterea de captacioacuten de aguas lluvias (aacuterea de impluvio) y un aacuterea de recepcioacuten correspondiente a la obra misma
El correcto funcionamiento y mantenimiento de cada obra de conservacioacuten estaraacuten directamente relacionados con su vida uacutetil ya que procesos como la sedimentacioacuten reducen su capacidad de evacuar o retener escorrentiacutea superficial seguacuten sea el caso disminuyendo por ende el periacuteodo de retorno para el cual fueron construidas
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36 EJEMPLOS APLICACIOacuteN
361 Disentildeo de acequias de desviacioacuten
Se desea defender un tramo de carretera contra la escorrentiacutea superficial que produce una zona de ladera mediante un canal de desviacioacuten revestido de acuerdo con los datos de la siguiente figura La zona del proyecto se encuentra a 2700 msnm en la carretera de Cajamarca - Cumbe Mayo
Tabla A
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Tabla B
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Tabla c
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1 Descarga maacutexima de disentildeoCalcularemos para cada tramo de la figura
ordm Primer tramo (400 m) Bosque 15 pendiente longitud 400 m A = 8 Ha
calculloo de tiempo de concentracion TcTc = Tc1 + Tc2 = (Longitud del tramo)(velocidad ponderada + longitud del tramo)(velocidad maxima erosiva) las velocidades se estiman apartir de la Tabla ATc = 400(1460) + 400(1560) = 92 min
Con este valor se va a la Tabla B para estimar el valor de la intensidad maacutexima con una frecuencia de 10 antildeos
Imax = 70 mmh
El coeficiente de escorrentiacutea (C) se estima a partir de la Tabla C C 1deg tramo= C1 + C2 + C2 = 30 + 20+ 10 +15 = 75
Descarga maacutexima de disentildeo primer tramoQtramo1 = CIA360 = 075708360 = 117 m3s
ordm Segundo tramo (300 m) cultivo en limpio 15 pendiente longitud 400 m A = 4Ha + 2Ha = 6 Ha
calculo de tiempo de concentracion TcTc = Tc2 + Tc2-3 = (Longitud del tramo)(velocidad ponderada + longitud del tramo)(velocidad maxima erosiva) las velocidades se estiman apartir de la Tabla ATc = 92 + 300(1560) = 125 min
Con este valor se va a la Tabla B para estimar el valor de la intensidad maacutexima con una frecuencia de 10 antildeos
Imax = 625 mmh
El coeficiente de escorrentiacutea (C) se estima a partir de la Tabla CPasto natural 4Ha 20 de pendiente C = 30 + 20 + 10 + 15 = 75 entonces 754=300
Cultivo en limpio 2Ha 10 de pendiente C = 20 + 10 + 15 + 10 = 55 entonces 552=110
C2deg tramo = (300 + 110)6 = 68
C promedio tramo 1deg y 2deg = (758 + 686)14 = 72
Descarga maacutexima de disentildeo primer tramo A=8+6=14 HaQtramo2 = CIA360 = 072625360 = 175 m3s
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362 Disentildeo de zanjas de infiltracioacutenA) REGISTROS PLUVIOMETRICOS
Del anaacutelisis de precipitaciones de la Estacioacuten Weberbauer situada a 2536 msnm en la frontera centro oriental del aacutembito del SESA - Cajamarca se tienen los siguientes registros de lluvia maacutexima diarias
B ANAacuteLISIS DE FRECUENCIAS Y PERIODOS DE RETORNO
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Los datos de la columna (d) son graficados en papel de probabilidades Gumbel o se encuentra la distribucioacuten Lluvia Maacutexima Diaria Vs Tr en forma analiacutetica (ver Praacutectica coacutedigo H-2 Anaacutelisis de Tormenta Curvas Intensidad-Frecuencia-Duracioacuten)
Lluvia de Disentildeo = Lluvia Maacutexima Diaria para 10 antildeos de Retorno = 427 mm
C CONVERSIOacuteN DE LA LLUVIA MAacuteXIMA DIARIA A ESCORRENTIacuteASUPERFICIAL
No toda la lluvia que cae se convierte en escorrentiacutea superficial previamente se debe descontar la laacutemina que infiltra Una manera praacutectica de llegar a la lluvia o laacutemina que produce escorrentiacutea superficial es usando el meacutetodo SCS 1956 en donde se relacionan la altura total de lluvia caiacuteda con la que realmente produce escorrentiacutea Este meacutetodo se usa en combinacioacuten con las curvas nuacutemero La mayoriacutea de los suelos del aacutembito de accioacuten del SE5A son laderas empinadas con baja capacidad de infiltracioacuten superficiales con pastos naturales muy pobres que dan escasa cobertura cuando no son suelos sometidos a cultivos anuales Se asume estas condiciones extremas a fin de lograr un dimensionamiento conservador de las acequias de infiltracioacuten CN=875 por supuesto que se pueden aplicar condiciones maacutes favorables en suelos bien manejados y con usos adecuados a su capacidad para obtener disentildeos especiacuteficos en parcelas localesEntrando en la Fig NB 14 con P == 427 mm y CN = 875 hallamos Q = 175 mm de escorrentiacuteaEsto significa que la lluvia maacutexima diaria con 10 antildeos de frecuencia produciraacute 175 mm de escorrentiacutea oacute 175 m Ha oacute 00175 m m2
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D SECCIOacuteN DE ACEQUIA STANDARD Y ESPACIAMIENTO MAacuteXIMO
Adoptando la seccioacuten trapecial mostrada en la figura con un tirante de agua de 040 metros(que es tambieacuten la altura de los tabiques) tendremos una seccioacuten hidraacuteulica de 032 m2En 100 ml de acequia seraacuten 32 m3
Aacuterea de recoleccioacuten Maacutexima por Acequia de 100 ml = 3200175 = 1829 m2 Espaciamiento Maacuteximo = (1829m2)100m = 183m
Si seleccionamos con fines praacutecticos un espaciamiento maacuteximo de 20 m el incremento de volumen en la acequia representa 003 m de elevacioacuten en el tirante de agua lo cual no tiene importancia si hemos dimensionado las acequiase con un borde libre de 010 m Tambieacuten se debe tener en cuenta la longitud de la pendiente que debe ser menor cuanto mayor es la gradiente del terreno
IV CONSTRUCCIOacuteN DE ZANJAS DE INFILTRACIOacuteN
iquestQUE MATERIALES Y HERRAMIENTAS SE NECESITAN PARA CONSTRUIR LAS ZANJAS DE INFILTRACIOacuteN Los materiales a utilizarse son los siguientes
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iquestCOMO FUNCIONA LA ZANJA DE INFILTRACIOacuteN
El agua que se acumula en la zanja se infiltra al suelo y da humedad a las plantas situadas en la parte baja de la zanja La zanja de infiltracioacuten ayuda a las plantitas a tener maacutes agua en los periacuteodos con poca lluvia dando agua y vida
iquestDOacuteNDE CONSTRUIR LAS ZANJAS DE INFILTRACIOacuteN
Es lo maacutes recomendable construir las zanjas de infiltracioacuten en TERRENOS DE PASTIZALES SOBRE TODO EN LA PARTE SUPERIOR DE TERRENOS SECOS
Ademaacutes las zanjas de infiltracioacuten funcionan mejor cuando se construyen en LAS PARTES MAacuteS INCLINADAS DEL TERRENO
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LA CONSTRUCCIOacuteN DE LAS ZANJAS DE INFILTRACIOacuteN
Para construir las zanjas de infiltracioacuten seguimos 6 pasos
PASO 1Con el nivel en ldquoArdquo marcamos las liacuteneas sin caiacuteda donde queremos construir las zanjas de infiltracioacuten
PASO 2Sobre la liacutenea sin caiacuteda se marcan las zanjas de infiltracioacuten tomando en cuenta el largo y ancho de la zanja asiacute como la distancia entre zanjasLargo de la zanja 2 metros (2 pasos)Ancho de la zanja 40 centiacutemetros (2 cuartas)Ancho del tabique 40 centiacutemetros (2 cuartas)
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PASO 3Se excava la zanja hasta una profundidad de 40 cm Luego se ensancha la parte superior para evitar que caigan las paredes (o taludes) de la zanja
PASO 4La tierra que se saca de la zanja de infiltracioacuten debe depositarse en la parte baja de la zanja formando un pequentildeo camelloacutenOJOSe debe depositar la tierra no muy cerca de la zanja sino a unos 20 centiacutemetros (1 cuarta) de distancia para que la tierra no caiga otra vez en la zanja
PASO 5
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El espacio que hay entre una y otra zanja de infiltracioacuten tambieacuten debe excavarse hasta una profundidad de 10 centiacutemetros (una tacuteajlla)
Esto es importante porque permitiraacute que el agua de una zanja llena pueda pasar a otra zanja llenando asiacute todas las zanjas por igual
PASO 6Es bueno plantar pastos sobre los camellones para que estos sean maacutes fuertes y puedan aguantar mucho tiempo
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EL MANTENIMIENTODE LAS ZANJAS DE INFILTRACIOacuteN
Con cada tormenta de lluvia las zanjas de infiltracioacuten se llenan con tierra y restos de plantas
OJOiexclCuando estaacute llena la zanja de infiltracioacuten ya no puede acumular agua El material acumulado (lama) en la zanja contiene el suelo maacutes feacutertil de tus terrenosDebemos realizar el mantenimiento de la zanja de infiltracioacuten para asegurar su buen funcionamiento La zanja se limpia sacando la lama acumulada esta se lleva nuevamente a los terrenos iexclDe esta manera se aprovecha la lama
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Disentildeo de zanjas de infiltracioacuten y acequias de desviacioacuten
iexclRecuerdaSi sacas el sedimento o lama la zanja acumula maacutes agua EntoncesEl mantenimiento debe realizarse permanentemente y sobre todo cuando la zanja se haya llenado
iexclCUIDADOAmigo agricultor En lo posible tienes que evitar que los animales entren en las zanjas de infiltracioacuten porque pueden derrumbar los costados de las zanjas y comer los pastos que protegen los camellones Tuacute has invertido tiempo y trabajo en la construccioacuten de las zanjas de infiltracioacuten entonces iexclno permitas que tu trabajo sea destruido
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Disentildeo de zanjas de infiltracioacuten y acequias de desviacioacuten
V BIBLIOGRAFIacuteA
Beniacutetez C Arias W y Quiroz J 1980 Manual de Conservacioacuten de Suelos y Aguas Ministerio de Agricultura y Alimentacioacuten Direccioacuten General de Aguas y Suelos Lima Peruacute
Espildora 1971 Estimacioacuten de Curvas de Intensidad - Duracioacuten - Frecuencia Mediante Coeficientes Generalizados I Coloquio Nacional Sociedad Chilena de Ingenieriacutea Hidraacuteulica Santiago Chile
httpwwwiniaclmediosbibliotecaserieactasNR28871pdf
httpwwwoasificationcomarchivosManual20de20Maucopdf
httpwwwbvcooperacionpebibliotecabitstream12345678936276BVCI0002415_2pdf
httpwwwinfoandinaorgsitesdefaultfilesrecursosTomo1020Practicas20Mecanico20Estructuralespdf
Francke S Vargas R Williams E Pinto M y Barriacutea B 1999 Recuperacioacuten de Suelos Degradados en el Marco de la Nueva Ley de Fomento Forestal Corporacioacuten Nacional Forestal Santiago
Navarro G Lemus M Vaacutesquez R y Bravo R 2000 Restauracioacuten Hidroloacutegica de la Cuenca Poniente del Poblado de Sierras de Bellavista Corporacioacuten Nacional Forestal
Martiacutenez de Azagra A 1996 Disentildeo de Sistemas de Recoleccioacuten de Agua para la Repoblacioacuten Forestal Ediciones Mundi - Prensa Madrid
Millan J Manzanares P Garciacutea J Real P 2000 Estudio Baacutesico Manejo Restauracioacuten de Suelos y Control de Erosioacuten Cuenca Estero Nilahue VI Regioacuten Univ de Concepcioacuten
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INDICE
Tema Paacutegina
Introduccioacuten y objetivoshelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 1
Generalidades y caracteriacutesticas de zanjas de infiltracioacuten y acequias de infiltracioacutenhelliphelliphelliphelliphelliphellip2-5
Metodologiacutea de disentildeo de zanjas de infiltracioacuten y canales de desviacioacuten de aguahelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip6-11
Disentildeo de canales de desviacioacutenhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 11-20
disentildeo de sistema de zanjas de infiltracioacutenhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip21-23
Recomendaciones generaleshelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 24
Ejemplo de disentildeo de acequias de desviacioacutenhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 25-31
Ejemplo de disentildeo de zanjas de infiltracioacutenhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip32-34
Construccioacuten de zanjas de infiltracioacutenhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip34-40
Bibliografiacuteahelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip41
Iacutendicehelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip42
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Definida como la maacutexima intensidad que puede ocurrir en un tiempo igual al tiempo de concentracioacuten entieacutendase tiempo de concentracioacuten seguacuten Suaacuterez de Castro (1979) como el tiempo que ocupa una gota de agua en moverse desde la par te maacutes lejana de la ver tiente hasta el desaguumle (ver Fig Nordm 3) El tiempo de concentracioacuten puede estimarse por medio de la ecuacioacuten Nordm 8 o 9 o Fig Nordm 4
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Conocido el tiempo de concentracioacuten (T c) para el canal a disentildear se debe obtener el valor de intensidad criacutetica (I) para el caacutelculo de la escorrentiacutea criacutetica con un tiempo (t) igual al tiempo de concentracioacuten (Tc)
322 ESPECIFICACIONES TEacuteCNICAS DE DISENtildeO DEL CANAL
Un canal de desviacioacuten adecuado debe contener la escorrentiacutea criacutetica (Seccioacuten 321 Ecuacioacuten Nordm7) y seguacuten el terreno conducir el caudal a una velocidad menor que la maacutexima permitida para que la estructura del canal no se socave Obtenida la escorrentiacutea criacutetica y maacutexima velocidad permitida se determina el aacuterea miacutenima que deberaacute poseer la seccioacuten transversal a partir de la cual el canal podraacute cumplir con las caracteriacutesticas anteriormente sentildealadas
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Maacutexima velocidad del aguaSeguacuten Suaacuterez de Castro depende de la naturaleza del material en el cual se construye el canal (Tabla Nordm6)
Aacuterea miacutenimaEl disentildeo de un canal de desviacioacuten requiere de una serie de iteraciones a partir de una seccioacuten transversal del canal la cual como miacutenimo debiera tener una superficie igual a la calculada seguacuten Ecuacioacuten Nordm10
323 DISENtildeO SECCIOacuteN TRANSVERSAL
Una vez conocidas las especificaciones de escorrentiacutea criacutetica maacutexima velocidad permitida y aacuterea miacutenima se deberaacute realizar una serie de iteraciones de sucesivas secciones transversales a fin de encontrar aquella seccioacuten que sea capaz de trasladar de manera segura el caudal para el cual se disentildea Para este fin se propone una metodologiacutea descrita a continuacioacuten
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1 Seleccioacuten de aacuterea para la primera iteracioacuten Se recomienda utilizar un aacuterea igual o superior al aacuterea miacutenima de disentildeo (Ec Nordm 10)
2 Determinacioacuten de paraacutemetros de la seccioacuten transversal base y taludes seguacuten experiencia de terreno
3 Caacutelculo de los paraacutemetros de altura (H ecuacioacuten Nordm 11) ancho superior (as Ecuacioacuten Nordm 12)
longitud de taludes inferior y superior ( Linf y Lsup Ecuaciones Nordm 13 y Nordm14) y radio hidraacuteulico ( r Ecuacioacuten Nordm15)
4 Asignacioacuten de pendiente del canal (seguacuten experiencia en terreno) y determinacioacuten de un coeficiente de rugosidad (n Tabla Nordm8)
5 Caacutelculo del caudal y velocidad de transporte del canal (Ecuaciones Nordm 17 y 18 respectivamente)
6 Realizacioacuten de test de control de las especificaciones teacutecnicas del canal (Seccioacuten Nordm 325)
7 Si el canal no satisface las especificaciones teacutecnicas se procede a un nuevo disentildeo seguacuten las opciones- modificacioacuten de la pendiente para luego realizarse nuevamente el test de control- modificacioacuten de la seccioacuten transversal (se recomienda un aumento de un orden del 5-10 respecto a la uacuteltima iterada) volviendo a la secuencia a partir del punto Nordm2 de esta seccioacuten
Aprobadas las condicionantes teacutecnicas y el test de control de calidad de disentildeo el perfil del canal podraacute ser implementado en terreno
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Caacutelculo de los componentes de la seccioacuten transversal
Los datos de entrada para el disentildeo del canal son los siguientes
AacuteREA (Ac) Aacuterea de disentildeo Se recomienda utilizar como primera iteracioacuten el aacuterea miacutenima de disentildeo (A min Ecuacioacuten Nordm 10) o una levemente superior y aumentar en cada iteracioacuten entre un 5 - 10 hasta encontrar el disentilde0 adecuado
BASE (b) Valor predefinido normalmente igual a 02 m
TALUD INFERIOR Y SUPERIOR Entieacutendase taludes la inclinacioacuten que poseen las paredes laterales del canal y las cuales se expresan en forma de proporcioacuten en donde 1 Z se representa de la siguiente manera
Importante en la determinacioacuten de los taludes del canal es que eacutestos sean adecuados para cada tipo de suelo de modo que el canal no se desmorone (Zinf - Zsup) Se debe tener cuidado de manera especial en obras de conservacioacuten desarrolladas en suelos de texturas livianas (arenosas) construyeacutendose con taludes mayores (ver recomendaciones hechas por el Ministerio de Obras Puacuteblicas para canales de drenaje o proteccioacuten de carreteras Tabla Nordm 7)
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Se debe considerar que para una misma seccioacuten transversal aqueacutella que posea el mayor radio hidraacuteulico (proporcioacuten entre el aacuterea transversal Ac y el periacutemetro mojado Fig Nordm5) es la seccioacuten capaz de trasladar el mayor caudal
Una vez calculada la altura se procede al caacutelculo de las siguientes componentes de la seccioacuten transversal del canal
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Opcionalmente para comprobar si los caacutelculos de los paraacutemetros de la seccioacuten transversal si fueron bien efectuados se recomienda calcular el aacuterea de la seccioacuten transversal con la ecuacioacuten Nordm 16 que debiera ser igual al aacuterea de disentildeo Ac
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324 CAPACIDADES DEL CANAL DISENtildeADO
Una vez disentildeada la seccioacuten transversal del canal es asignada una pendiente para el canal y se determina el coeficiente de rugosidad del canal que corresponde a las condiciones de terreno (n seguacuten Tabla Nordm8) Con estos valores se calcula la velocidad y el caudal que transportaraacute el canal por medio de las ecuaciones de Manning descritas a continuacioacuten
325 TEST DE CONTROL DE ESPECIFICACIONES TEacuteCNICAS DEL CANAL
Obtenidos los valor es del caudal y velocidad se verifica si el disentildeo del canal se encuentra realizado en concordancia con las especificaciones teacutecnicas (Seccioacuten 322) De no ser asiacute se deberaacute realizar un nuevo disentildeo (modificando la pendiente yo la seccioacuten transversal) que deberaacute someterse nuevamente a verificacioacuten Asiacute sucesivamente hasta encontrar el disentildeo adecuado
CONDICIONANTES TEacuteCNICAS De esta forma el disentildeo de un canal deberaacute cumplir con las siguientes caracteriacutesticas
bull
Aacuterea del canal sea mayor o igual que el aacuterea miacutenima (Amin Qesc Vmax en donde Qesc
escorrentiacutea criacutetica Ecuacioacuten Nordm 7 y Vmax Velocidad maacutexima permitida Tabla Nordm6)
Ac (Ecuacion Nordm16) gt= Amin (Ecuacioacuten Nordm10)
bull Escorrentiacutea criacutetica (Qesc Ecuacioacuten Nordm 7) sea menor que el caudal Qc determinado para el canal disentildeado (Ecuacioacuten Nordm 17)
Qc (Ecuacioacuten Nordm 17) gt= Qesc (Ecuacioacuten Nordm 7)
bull La velocidad del flujo del canal (Ver Ecuacioacuten Nordm 18) sea menor que la velocidad maacutexima permitida seguacuten las caracteriacutesticas del canal disentildeado (Vmax Tabla Nordm 6)
Vc (Ecuacioacuten Nordm 18) lt= Vmax (Tabla Nordm 6)
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33 DISENtildeO DE SISTEMA DE ZANJAS DE INFILTRACIOacuteN
Seguacuten Millaacuten 2000 cada zanja de infiltracioacuten debe contener la totalidad del escurrimiento superficial para una determinada precipitacioacuten de disentildeo El autor considera el caacutelculo de la precipitacioacuten efectiva (Pe) como estimador de esta escorrentiacutea Esta situacioacuten soacutelo se cumple en forma praacutectica en suelos no saturadosCalculada la precipitacioacuten efectiva (Ecuacioacuten Nordm 19 Seccioacuten nordm 331) se pueden considerar dos opciones en el disentildeo de un sistema de zanjas de infiltracioacuten
a) A partir de un aacuterea predeterminado de la seccioacuten transversal Por lo tanto definidas sus componentes (base b altura H ancho superior as talud superior e inferior Zsup y zinf
longitudes de talud superior e inferior Lsup y Linf Fig Nordm5) y largo de una zanja se determina el distanciamiento entre ellas
b) A partir de un distanciamiento entre zanjas predeterminado (asociado por ejemplo a un esquema de plantacioacuten) se determina el aacuterea de la seccioacuten transversal y posteriormente se calculan sus componentes (base b altura H ancho superior as talud superior e inferior Zsup y
Zinf longitudes de talud superior e inferior Lsup y Linf Fig Nordm5)
331 CAacuteLCULO DE PRECIPITACIOacuteN EFECTIVA
Antes es necesario especificar el concepto precipitacioacuten efectiva P e Baacutesicamente es la diferencia entre la lluvia caiacuteda y el agua infiltrada Es decir el agua escurrida en un sistema de zanja corresponderaacute a la escorrentiacutea proveniente del aacuterea impluvio de la zanja (Fig Nordm5)Para el caacutelculo de la precipitacioacuten efectiva se requieren del siguiente procedimiento
Maacutexima precipitacioacuten en una hora con un periacuteodo de retorno de 10 antildeos valor calculado del anaacutelisis de las precipitaciones descritas en la Seccioacuten Nordm 31
Obtencioacuten del coeficiente de escorrentiacutea a partir de las caracteriacutesticas de terreno (Tabla Nordm 4)
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332 CAacuteLCULO DEL DISTANCIAMIENTO ENTRE ZANJAS A PARTIR DE UNA SUPERFICIE DE LA SECCIOacuteN TRANSVERSAL PREDETERMINADA
Como valores de entrada se necesitan precipitacioacuten efectiva (P e) y dimensiones de la zanja (largo superficie de seccioacuten transversal por lo tanto todos los componentes de la seccioacuten transversal es decir base altura ancho superior taludes inferior y superior) Para este anaacutelisis seraacute considerado sistema de zanja distribuido en tres tresbolillo como el descrito a continuacioacuten
Caacutelculo del distanciamiento entre zanjas
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333 CAacuteLCULO SUPERFICIE SECCIOacuteN TRANSVERSAL DE LA ZANJA A PARTIR DE DISTANCIAMIENTO PREDETERMINADO ENTRE ZANJAS
En este segundo caso se busca obtener las dimensiones de la zanja que sea capaz de retener la escorrentiacutea que recibiraacute del aacuterea de impluvio resultante del distanciamiento predeterminado (Fig Nordm 5)Como el valor es de entrada para el caacutelculo del aacuterea de la seccioacuten transversal se necesita la precipitacioacuten efectiva (P e) y distanciamiento entre zanja (D Fig Nordm7)
Una vez conocida la superficie de la seccioacuten transversal se calculan sus paraacutemetros teniendo en consideracioacuten como valor es de referencia las recomendaciones sobre taludes (Tabla Nordm 7) y adecuaacutendose a las restricciones legales
34 DISENtildeO DE LA SECCIOacuteN TRANSVERSAL DE LA ZANJA DE INFILTRACIOacuteN
A partir del aacuterea de la seccioacuten transversal de la zanja (ecuacioacuten Nordm 9) se procede a su disentildeo que requiere como valores de entrada base (b) taludes (Zinf y Zsup) datos asignados en forma arbitraria extraiacutedos de la experiencia en ter reno Con esta informacioacuten se determinan los demaacutes componentes de la seccioacuten transversal mediante las siguientes ecuaciones
Altura seccioacuten transversal H (Ecuacioacuten Nordm 11)
Ancho superior seccioacuten transversal as (Ecuacioacuten Nordm 12)
Longitud del talud inferior Linf (Ecuacioacuten Nordm 13)
Longitud del talud superior Lsup (Ecuacioacuten Nordm 14)
Obtenidos los resultados anteriores se podraacute construir la matriz de la zanja que maacutes tarde podraacute ser ejecutada en terreno
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35 RECOMENDACIONES GENERALES
En el disentildeo de canales y zanjas es recomendable sobredimensionar la capacidad de estas obras de evacuacioacuten e infiltracioacuten respectivamente teniendo presente que el disentildeo no considera mayor mente suelos saturados y guardando el debido equilibrio entre beneficio y costo
En consideracioacuten a los diferentes tipos de suelos que podemos encontrar es recomendable tener este factor en cuenta a la hora de determinar los taludes ya que una mala determinacioacuten de eacutestos tendriacutea como consecuencia el socavamiento de sus paredes laterales
Debido a los accidentes topograacuteficos del microrelieve la distribucioacuten espacial de las obras en terreno se ve en la praacutectica alterada seriamente Per o a pesar de estas dificultades debiera siempre propenderse a conformar unidades sistematizadas lo maacutes homogeacutenea posible de acuerdo al disentildeo original (zanjas Fig Nordm 7 canales Fig Nordm 3) Entieacutendase como unidad sistematizada la conformada por una aacuterea de captacioacuten de aguas lluvias (aacuterea de impluvio) y un aacuterea de recepcioacuten correspondiente a la obra misma
El correcto funcionamiento y mantenimiento de cada obra de conservacioacuten estaraacuten directamente relacionados con su vida uacutetil ya que procesos como la sedimentacioacuten reducen su capacidad de evacuar o retener escorrentiacutea superficial seguacuten sea el caso disminuyendo por ende el periacuteodo de retorno para el cual fueron construidas
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36 EJEMPLOS APLICACIOacuteN
361 Disentildeo de acequias de desviacioacuten
Se desea defender un tramo de carretera contra la escorrentiacutea superficial que produce una zona de ladera mediante un canal de desviacioacuten revestido de acuerdo con los datos de la siguiente figura La zona del proyecto se encuentra a 2700 msnm en la carretera de Cajamarca - Cumbe Mayo
Tabla A
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Tabla B
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Tabla c
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1 Descarga maacutexima de disentildeoCalcularemos para cada tramo de la figura
ordm Primer tramo (400 m) Bosque 15 pendiente longitud 400 m A = 8 Ha
calculloo de tiempo de concentracion TcTc = Tc1 + Tc2 = (Longitud del tramo)(velocidad ponderada + longitud del tramo)(velocidad maxima erosiva) las velocidades se estiman apartir de la Tabla ATc = 400(1460) + 400(1560) = 92 min
Con este valor se va a la Tabla B para estimar el valor de la intensidad maacutexima con una frecuencia de 10 antildeos
Imax = 70 mmh
El coeficiente de escorrentiacutea (C) se estima a partir de la Tabla C C 1deg tramo= C1 + C2 + C2 = 30 + 20+ 10 +15 = 75
Descarga maacutexima de disentildeo primer tramoQtramo1 = CIA360 = 075708360 = 117 m3s
ordm Segundo tramo (300 m) cultivo en limpio 15 pendiente longitud 400 m A = 4Ha + 2Ha = 6 Ha
calculo de tiempo de concentracion TcTc = Tc2 + Tc2-3 = (Longitud del tramo)(velocidad ponderada + longitud del tramo)(velocidad maxima erosiva) las velocidades se estiman apartir de la Tabla ATc = 92 + 300(1560) = 125 min
Con este valor se va a la Tabla B para estimar el valor de la intensidad maacutexima con una frecuencia de 10 antildeos
Imax = 625 mmh
El coeficiente de escorrentiacutea (C) se estima a partir de la Tabla CPasto natural 4Ha 20 de pendiente C = 30 + 20 + 10 + 15 = 75 entonces 754=300
Cultivo en limpio 2Ha 10 de pendiente C = 20 + 10 + 15 + 10 = 55 entonces 552=110
C2deg tramo = (300 + 110)6 = 68
C promedio tramo 1deg y 2deg = (758 + 686)14 = 72
Descarga maacutexima de disentildeo primer tramo A=8+6=14 HaQtramo2 = CIA360 = 072625360 = 175 m3s
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362 Disentildeo de zanjas de infiltracioacutenA) REGISTROS PLUVIOMETRICOS
Del anaacutelisis de precipitaciones de la Estacioacuten Weberbauer situada a 2536 msnm en la frontera centro oriental del aacutembito del SESA - Cajamarca se tienen los siguientes registros de lluvia maacutexima diarias
B ANAacuteLISIS DE FRECUENCIAS Y PERIODOS DE RETORNO
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Disentildeo de zanjas de infiltracioacuten y acequias de desviacioacuten
Los datos de la columna (d) son graficados en papel de probabilidades Gumbel o se encuentra la distribucioacuten Lluvia Maacutexima Diaria Vs Tr en forma analiacutetica (ver Praacutectica coacutedigo H-2 Anaacutelisis de Tormenta Curvas Intensidad-Frecuencia-Duracioacuten)
Lluvia de Disentildeo = Lluvia Maacutexima Diaria para 10 antildeos de Retorno = 427 mm
C CONVERSIOacuteN DE LA LLUVIA MAacuteXIMA DIARIA A ESCORRENTIacuteASUPERFICIAL
No toda la lluvia que cae se convierte en escorrentiacutea superficial previamente se debe descontar la laacutemina que infiltra Una manera praacutectica de llegar a la lluvia o laacutemina que produce escorrentiacutea superficial es usando el meacutetodo SCS 1956 en donde se relacionan la altura total de lluvia caiacuteda con la que realmente produce escorrentiacutea Este meacutetodo se usa en combinacioacuten con las curvas nuacutemero La mayoriacutea de los suelos del aacutembito de accioacuten del SE5A son laderas empinadas con baja capacidad de infiltracioacuten superficiales con pastos naturales muy pobres que dan escasa cobertura cuando no son suelos sometidos a cultivos anuales Se asume estas condiciones extremas a fin de lograr un dimensionamiento conservador de las acequias de infiltracioacuten CN=875 por supuesto que se pueden aplicar condiciones maacutes favorables en suelos bien manejados y con usos adecuados a su capacidad para obtener disentildeos especiacuteficos en parcelas localesEntrando en la Fig NB 14 con P == 427 mm y CN = 875 hallamos Q = 175 mm de escorrentiacuteaEsto significa que la lluvia maacutexima diaria con 10 antildeos de frecuencia produciraacute 175 mm de escorrentiacutea oacute 175 m Ha oacute 00175 m m2
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D SECCIOacuteN DE ACEQUIA STANDARD Y ESPACIAMIENTO MAacuteXIMO
Adoptando la seccioacuten trapecial mostrada en la figura con un tirante de agua de 040 metros(que es tambieacuten la altura de los tabiques) tendremos una seccioacuten hidraacuteulica de 032 m2En 100 ml de acequia seraacuten 32 m3
Aacuterea de recoleccioacuten Maacutexima por Acequia de 100 ml = 3200175 = 1829 m2 Espaciamiento Maacuteximo = (1829m2)100m = 183m
Si seleccionamos con fines praacutecticos un espaciamiento maacuteximo de 20 m el incremento de volumen en la acequia representa 003 m de elevacioacuten en el tirante de agua lo cual no tiene importancia si hemos dimensionado las acequiase con un borde libre de 010 m Tambieacuten se debe tener en cuenta la longitud de la pendiente que debe ser menor cuanto mayor es la gradiente del terreno
IV CONSTRUCCIOacuteN DE ZANJAS DE INFILTRACIOacuteN
iquestQUE MATERIALES Y HERRAMIENTAS SE NECESITAN PARA CONSTRUIR LAS ZANJAS DE INFILTRACIOacuteN Los materiales a utilizarse son los siguientes
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iquestCOMO FUNCIONA LA ZANJA DE INFILTRACIOacuteN
El agua que se acumula en la zanja se infiltra al suelo y da humedad a las plantas situadas en la parte baja de la zanja La zanja de infiltracioacuten ayuda a las plantitas a tener maacutes agua en los periacuteodos con poca lluvia dando agua y vida
iquestDOacuteNDE CONSTRUIR LAS ZANJAS DE INFILTRACIOacuteN
Es lo maacutes recomendable construir las zanjas de infiltracioacuten en TERRENOS DE PASTIZALES SOBRE TODO EN LA PARTE SUPERIOR DE TERRENOS SECOS
Ademaacutes las zanjas de infiltracioacuten funcionan mejor cuando se construyen en LAS PARTES MAacuteS INCLINADAS DEL TERRENO
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LA CONSTRUCCIOacuteN DE LAS ZANJAS DE INFILTRACIOacuteN
Para construir las zanjas de infiltracioacuten seguimos 6 pasos
PASO 1Con el nivel en ldquoArdquo marcamos las liacuteneas sin caiacuteda donde queremos construir las zanjas de infiltracioacuten
PASO 2Sobre la liacutenea sin caiacuteda se marcan las zanjas de infiltracioacuten tomando en cuenta el largo y ancho de la zanja asiacute como la distancia entre zanjasLargo de la zanja 2 metros (2 pasos)Ancho de la zanja 40 centiacutemetros (2 cuartas)Ancho del tabique 40 centiacutemetros (2 cuartas)
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Disentildeo de zanjas de infiltracioacuten y acequias de desviacioacuten
PASO 3Se excava la zanja hasta una profundidad de 40 cm Luego se ensancha la parte superior para evitar que caigan las paredes (o taludes) de la zanja
PASO 4La tierra que se saca de la zanja de infiltracioacuten debe depositarse en la parte baja de la zanja formando un pequentildeo camelloacutenOJOSe debe depositar la tierra no muy cerca de la zanja sino a unos 20 centiacutemetros (1 cuarta) de distancia para que la tierra no caiga otra vez en la zanja
PASO 5
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El espacio que hay entre una y otra zanja de infiltracioacuten tambieacuten debe excavarse hasta una profundidad de 10 centiacutemetros (una tacuteajlla)
Esto es importante porque permitiraacute que el agua de una zanja llena pueda pasar a otra zanja llenando asiacute todas las zanjas por igual
PASO 6Es bueno plantar pastos sobre los camellones para que estos sean maacutes fuertes y puedan aguantar mucho tiempo
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EL MANTENIMIENTODE LAS ZANJAS DE INFILTRACIOacuteN
Con cada tormenta de lluvia las zanjas de infiltracioacuten se llenan con tierra y restos de plantas
OJOiexclCuando estaacute llena la zanja de infiltracioacuten ya no puede acumular agua El material acumulado (lama) en la zanja contiene el suelo maacutes feacutertil de tus terrenosDebemos realizar el mantenimiento de la zanja de infiltracioacuten para asegurar su buen funcionamiento La zanja se limpia sacando la lama acumulada esta se lleva nuevamente a los terrenos iexclDe esta manera se aprovecha la lama
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iexclRecuerdaSi sacas el sedimento o lama la zanja acumula maacutes agua EntoncesEl mantenimiento debe realizarse permanentemente y sobre todo cuando la zanja se haya llenado
iexclCUIDADOAmigo agricultor En lo posible tienes que evitar que los animales entren en las zanjas de infiltracioacuten porque pueden derrumbar los costados de las zanjas y comer los pastos que protegen los camellones Tuacute has invertido tiempo y trabajo en la construccioacuten de las zanjas de infiltracioacuten entonces iexclno permitas que tu trabajo sea destruido
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V BIBLIOGRAFIacuteA
Beniacutetez C Arias W y Quiroz J 1980 Manual de Conservacioacuten de Suelos y Aguas Ministerio de Agricultura y Alimentacioacuten Direccioacuten General de Aguas y Suelos Lima Peruacute
Espildora 1971 Estimacioacuten de Curvas de Intensidad - Duracioacuten - Frecuencia Mediante Coeficientes Generalizados I Coloquio Nacional Sociedad Chilena de Ingenieriacutea Hidraacuteulica Santiago Chile
httpwwwiniaclmediosbibliotecaserieactasNR28871pdf
httpwwwoasificationcomarchivosManual20de20Maucopdf
httpwwwbvcooperacionpebibliotecabitstream12345678936276BVCI0002415_2pdf
httpwwwinfoandinaorgsitesdefaultfilesrecursosTomo1020Practicas20Mecanico20Estructuralespdf
Francke S Vargas R Williams E Pinto M y Barriacutea B 1999 Recuperacioacuten de Suelos Degradados en el Marco de la Nueva Ley de Fomento Forestal Corporacioacuten Nacional Forestal Santiago
Navarro G Lemus M Vaacutesquez R y Bravo R 2000 Restauracioacuten Hidroloacutegica de la Cuenca Poniente del Poblado de Sierras de Bellavista Corporacioacuten Nacional Forestal
Martiacutenez de Azagra A 1996 Disentildeo de Sistemas de Recoleccioacuten de Agua para la Repoblacioacuten Forestal Ediciones Mundi - Prensa Madrid
Millan J Manzanares P Garciacutea J Real P 2000 Estudio Baacutesico Manejo Restauracioacuten de Suelos y Control de Erosioacuten Cuenca Estero Nilahue VI Regioacuten Univ de Concepcioacuten
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Disentildeo de zanjas de infiltracioacuten y acequias de desviacioacuten
INDICE
Tema Paacutegina
Introduccioacuten y objetivoshelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 1
Generalidades y caracteriacutesticas de zanjas de infiltracioacuten y acequias de infiltracioacutenhelliphelliphelliphelliphelliphellip2-5
Metodologiacutea de disentildeo de zanjas de infiltracioacuten y canales de desviacioacuten de aguahelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip6-11
Disentildeo de canales de desviacioacutenhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 11-20
disentildeo de sistema de zanjas de infiltracioacutenhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip21-23
Recomendaciones generaleshelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 24
Ejemplo de disentildeo de acequias de desviacioacutenhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 25-31
Ejemplo de disentildeo de zanjas de infiltracioacutenhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip32-34
Construccioacuten de zanjas de infiltracioacutenhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip34-40
Bibliografiacuteahelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip41
Iacutendicehelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip42
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Conocido el tiempo de concentracioacuten (T c) para el canal a disentildear se debe obtener el valor de intensidad criacutetica (I) para el caacutelculo de la escorrentiacutea criacutetica con un tiempo (t) igual al tiempo de concentracioacuten (Tc)
322 ESPECIFICACIONES TEacuteCNICAS DE DISENtildeO DEL CANAL
Un canal de desviacioacuten adecuado debe contener la escorrentiacutea criacutetica (Seccioacuten 321 Ecuacioacuten Nordm7) y seguacuten el terreno conducir el caudal a una velocidad menor que la maacutexima permitida para que la estructura del canal no se socave Obtenida la escorrentiacutea criacutetica y maacutexima velocidad permitida se determina el aacuterea miacutenima que deberaacute poseer la seccioacuten transversal a partir de la cual el canal podraacute cumplir con las caracteriacutesticas anteriormente sentildealadas
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Maacutexima velocidad del aguaSeguacuten Suaacuterez de Castro depende de la naturaleza del material en el cual se construye el canal (Tabla Nordm6)
Aacuterea miacutenimaEl disentildeo de un canal de desviacioacuten requiere de una serie de iteraciones a partir de una seccioacuten transversal del canal la cual como miacutenimo debiera tener una superficie igual a la calculada seguacuten Ecuacioacuten Nordm10
323 DISENtildeO SECCIOacuteN TRANSVERSAL
Una vez conocidas las especificaciones de escorrentiacutea criacutetica maacutexima velocidad permitida y aacuterea miacutenima se deberaacute realizar una serie de iteraciones de sucesivas secciones transversales a fin de encontrar aquella seccioacuten que sea capaz de trasladar de manera segura el caudal para el cual se disentildea Para este fin se propone una metodologiacutea descrita a continuacioacuten
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1 Seleccioacuten de aacuterea para la primera iteracioacuten Se recomienda utilizar un aacuterea igual o superior al aacuterea miacutenima de disentildeo (Ec Nordm 10)
2 Determinacioacuten de paraacutemetros de la seccioacuten transversal base y taludes seguacuten experiencia de terreno
3 Caacutelculo de los paraacutemetros de altura (H ecuacioacuten Nordm 11) ancho superior (as Ecuacioacuten Nordm 12)
longitud de taludes inferior y superior ( Linf y Lsup Ecuaciones Nordm 13 y Nordm14) y radio hidraacuteulico ( r Ecuacioacuten Nordm15)
4 Asignacioacuten de pendiente del canal (seguacuten experiencia en terreno) y determinacioacuten de un coeficiente de rugosidad (n Tabla Nordm8)
5 Caacutelculo del caudal y velocidad de transporte del canal (Ecuaciones Nordm 17 y 18 respectivamente)
6 Realizacioacuten de test de control de las especificaciones teacutecnicas del canal (Seccioacuten Nordm 325)
7 Si el canal no satisface las especificaciones teacutecnicas se procede a un nuevo disentildeo seguacuten las opciones- modificacioacuten de la pendiente para luego realizarse nuevamente el test de control- modificacioacuten de la seccioacuten transversal (se recomienda un aumento de un orden del 5-10 respecto a la uacuteltima iterada) volviendo a la secuencia a partir del punto Nordm2 de esta seccioacuten
Aprobadas las condicionantes teacutecnicas y el test de control de calidad de disentildeo el perfil del canal podraacute ser implementado en terreno
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Caacutelculo de los componentes de la seccioacuten transversal
Los datos de entrada para el disentildeo del canal son los siguientes
AacuteREA (Ac) Aacuterea de disentildeo Se recomienda utilizar como primera iteracioacuten el aacuterea miacutenima de disentildeo (A min Ecuacioacuten Nordm 10) o una levemente superior y aumentar en cada iteracioacuten entre un 5 - 10 hasta encontrar el disentilde0 adecuado
BASE (b) Valor predefinido normalmente igual a 02 m
TALUD INFERIOR Y SUPERIOR Entieacutendase taludes la inclinacioacuten que poseen las paredes laterales del canal y las cuales se expresan en forma de proporcioacuten en donde 1 Z se representa de la siguiente manera
Importante en la determinacioacuten de los taludes del canal es que eacutestos sean adecuados para cada tipo de suelo de modo que el canal no se desmorone (Zinf - Zsup) Se debe tener cuidado de manera especial en obras de conservacioacuten desarrolladas en suelos de texturas livianas (arenosas) construyeacutendose con taludes mayores (ver recomendaciones hechas por el Ministerio de Obras Puacuteblicas para canales de drenaje o proteccioacuten de carreteras Tabla Nordm 7)
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Se debe considerar que para una misma seccioacuten transversal aqueacutella que posea el mayor radio hidraacuteulico (proporcioacuten entre el aacuterea transversal Ac y el periacutemetro mojado Fig Nordm5) es la seccioacuten capaz de trasladar el mayor caudal
Una vez calculada la altura se procede al caacutelculo de las siguientes componentes de la seccioacuten transversal del canal
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Opcionalmente para comprobar si los caacutelculos de los paraacutemetros de la seccioacuten transversal si fueron bien efectuados se recomienda calcular el aacuterea de la seccioacuten transversal con la ecuacioacuten Nordm 16 que debiera ser igual al aacuterea de disentildeo Ac
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324 CAPACIDADES DEL CANAL DISENtildeADO
Una vez disentildeada la seccioacuten transversal del canal es asignada una pendiente para el canal y se determina el coeficiente de rugosidad del canal que corresponde a las condiciones de terreno (n seguacuten Tabla Nordm8) Con estos valores se calcula la velocidad y el caudal que transportaraacute el canal por medio de las ecuaciones de Manning descritas a continuacioacuten
325 TEST DE CONTROL DE ESPECIFICACIONES TEacuteCNICAS DEL CANAL
Obtenidos los valor es del caudal y velocidad se verifica si el disentildeo del canal se encuentra realizado en concordancia con las especificaciones teacutecnicas (Seccioacuten 322) De no ser asiacute se deberaacute realizar un nuevo disentildeo (modificando la pendiente yo la seccioacuten transversal) que deberaacute someterse nuevamente a verificacioacuten Asiacute sucesivamente hasta encontrar el disentildeo adecuado
CONDICIONANTES TEacuteCNICAS De esta forma el disentildeo de un canal deberaacute cumplir con las siguientes caracteriacutesticas
bull
Aacuterea del canal sea mayor o igual que el aacuterea miacutenima (Amin Qesc Vmax en donde Qesc
escorrentiacutea criacutetica Ecuacioacuten Nordm 7 y Vmax Velocidad maacutexima permitida Tabla Nordm6)
Ac (Ecuacion Nordm16) gt= Amin (Ecuacioacuten Nordm10)
bull Escorrentiacutea criacutetica (Qesc Ecuacioacuten Nordm 7) sea menor que el caudal Qc determinado para el canal disentildeado (Ecuacioacuten Nordm 17)
Qc (Ecuacioacuten Nordm 17) gt= Qesc (Ecuacioacuten Nordm 7)
bull La velocidad del flujo del canal (Ver Ecuacioacuten Nordm 18) sea menor que la velocidad maacutexima permitida seguacuten las caracteriacutesticas del canal disentildeado (Vmax Tabla Nordm 6)
Vc (Ecuacioacuten Nordm 18) lt= Vmax (Tabla Nordm 6)
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33 DISENtildeO DE SISTEMA DE ZANJAS DE INFILTRACIOacuteN
Seguacuten Millaacuten 2000 cada zanja de infiltracioacuten debe contener la totalidad del escurrimiento superficial para una determinada precipitacioacuten de disentildeo El autor considera el caacutelculo de la precipitacioacuten efectiva (Pe) como estimador de esta escorrentiacutea Esta situacioacuten soacutelo se cumple en forma praacutectica en suelos no saturadosCalculada la precipitacioacuten efectiva (Ecuacioacuten Nordm 19 Seccioacuten nordm 331) se pueden considerar dos opciones en el disentildeo de un sistema de zanjas de infiltracioacuten
a) A partir de un aacuterea predeterminado de la seccioacuten transversal Por lo tanto definidas sus componentes (base b altura H ancho superior as talud superior e inferior Zsup y zinf
longitudes de talud superior e inferior Lsup y Linf Fig Nordm5) y largo de una zanja se determina el distanciamiento entre ellas
b) A partir de un distanciamiento entre zanjas predeterminado (asociado por ejemplo a un esquema de plantacioacuten) se determina el aacuterea de la seccioacuten transversal y posteriormente se calculan sus componentes (base b altura H ancho superior as talud superior e inferior Zsup y
Zinf longitudes de talud superior e inferior Lsup y Linf Fig Nordm5)
331 CAacuteLCULO DE PRECIPITACIOacuteN EFECTIVA
Antes es necesario especificar el concepto precipitacioacuten efectiva P e Baacutesicamente es la diferencia entre la lluvia caiacuteda y el agua infiltrada Es decir el agua escurrida en un sistema de zanja corresponderaacute a la escorrentiacutea proveniente del aacuterea impluvio de la zanja (Fig Nordm5)Para el caacutelculo de la precipitacioacuten efectiva se requieren del siguiente procedimiento
Maacutexima precipitacioacuten en una hora con un periacuteodo de retorno de 10 antildeos valor calculado del anaacutelisis de las precipitaciones descritas en la Seccioacuten Nordm 31
Obtencioacuten del coeficiente de escorrentiacutea a partir de las caracteriacutesticas de terreno (Tabla Nordm 4)
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332 CAacuteLCULO DEL DISTANCIAMIENTO ENTRE ZANJAS A PARTIR DE UNA SUPERFICIE DE LA SECCIOacuteN TRANSVERSAL PREDETERMINADA
Como valores de entrada se necesitan precipitacioacuten efectiva (P e) y dimensiones de la zanja (largo superficie de seccioacuten transversal por lo tanto todos los componentes de la seccioacuten transversal es decir base altura ancho superior taludes inferior y superior) Para este anaacutelisis seraacute considerado sistema de zanja distribuido en tres tresbolillo como el descrito a continuacioacuten
Caacutelculo del distanciamiento entre zanjas
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333 CAacuteLCULO SUPERFICIE SECCIOacuteN TRANSVERSAL DE LA ZANJA A PARTIR DE DISTANCIAMIENTO PREDETERMINADO ENTRE ZANJAS
En este segundo caso se busca obtener las dimensiones de la zanja que sea capaz de retener la escorrentiacutea que recibiraacute del aacuterea de impluvio resultante del distanciamiento predeterminado (Fig Nordm 5)Como el valor es de entrada para el caacutelculo del aacuterea de la seccioacuten transversal se necesita la precipitacioacuten efectiva (P e) y distanciamiento entre zanja (D Fig Nordm7)
Una vez conocida la superficie de la seccioacuten transversal se calculan sus paraacutemetros teniendo en consideracioacuten como valor es de referencia las recomendaciones sobre taludes (Tabla Nordm 7) y adecuaacutendose a las restricciones legales
34 DISENtildeO DE LA SECCIOacuteN TRANSVERSAL DE LA ZANJA DE INFILTRACIOacuteN
A partir del aacuterea de la seccioacuten transversal de la zanja (ecuacioacuten Nordm 9) se procede a su disentildeo que requiere como valores de entrada base (b) taludes (Zinf y Zsup) datos asignados en forma arbitraria extraiacutedos de la experiencia en ter reno Con esta informacioacuten se determinan los demaacutes componentes de la seccioacuten transversal mediante las siguientes ecuaciones
Altura seccioacuten transversal H (Ecuacioacuten Nordm 11)
Ancho superior seccioacuten transversal as (Ecuacioacuten Nordm 12)
Longitud del talud inferior Linf (Ecuacioacuten Nordm 13)
Longitud del talud superior Lsup (Ecuacioacuten Nordm 14)
Obtenidos los resultados anteriores se podraacute construir la matriz de la zanja que maacutes tarde podraacute ser ejecutada en terreno
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35 RECOMENDACIONES GENERALES
En el disentildeo de canales y zanjas es recomendable sobredimensionar la capacidad de estas obras de evacuacioacuten e infiltracioacuten respectivamente teniendo presente que el disentildeo no considera mayor mente suelos saturados y guardando el debido equilibrio entre beneficio y costo
En consideracioacuten a los diferentes tipos de suelos que podemos encontrar es recomendable tener este factor en cuenta a la hora de determinar los taludes ya que una mala determinacioacuten de eacutestos tendriacutea como consecuencia el socavamiento de sus paredes laterales
Debido a los accidentes topograacuteficos del microrelieve la distribucioacuten espacial de las obras en terreno se ve en la praacutectica alterada seriamente Per o a pesar de estas dificultades debiera siempre propenderse a conformar unidades sistematizadas lo maacutes homogeacutenea posible de acuerdo al disentildeo original (zanjas Fig Nordm 7 canales Fig Nordm 3) Entieacutendase como unidad sistematizada la conformada por una aacuterea de captacioacuten de aguas lluvias (aacuterea de impluvio) y un aacuterea de recepcioacuten correspondiente a la obra misma
El correcto funcionamiento y mantenimiento de cada obra de conservacioacuten estaraacuten directamente relacionados con su vida uacutetil ya que procesos como la sedimentacioacuten reducen su capacidad de evacuar o retener escorrentiacutea superficial seguacuten sea el caso disminuyendo por ende el periacuteodo de retorno para el cual fueron construidas
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36 EJEMPLOS APLICACIOacuteN
361 Disentildeo de acequias de desviacioacuten
Se desea defender un tramo de carretera contra la escorrentiacutea superficial que produce una zona de ladera mediante un canal de desviacioacuten revestido de acuerdo con los datos de la siguiente figura La zona del proyecto se encuentra a 2700 msnm en la carretera de Cajamarca - Cumbe Mayo
Tabla A
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Tabla B
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Tabla c
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1 Descarga maacutexima de disentildeoCalcularemos para cada tramo de la figura
ordm Primer tramo (400 m) Bosque 15 pendiente longitud 400 m A = 8 Ha
calculloo de tiempo de concentracion TcTc = Tc1 + Tc2 = (Longitud del tramo)(velocidad ponderada + longitud del tramo)(velocidad maxima erosiva) las velocidades se estiman apartir de la Tabla ATc = 400(1460) + 400(1560) = 92 min
Con este valor se va a la Tabla B para estimar el valor de la intensidad maacutexima con una frecuencia de 10 antildeos
Imax = 70 mmh
El coeficiente de escorrentiacutea (C) se estima a partir de la Tabla C C 1deg tramo= C1 + C2 + C2 = 30 + 20+ 10 +15 = 75
Descarga maacutexima de disentildeo primer tramoQtramo1 = CIA360 = 075708360 = 117 m3s
ordm Segundo tramo (300 m) cultivo en limpio 15 pendiente longitud 400 m A = 4Ha + 2Ha = 6 Ha
calculo de tiempo de concentracion TcTc = Tc2 + Tc2-3 = (Longitud del tramo)(velocidad ponderada + longitud del tramo)(velocidad maxima erosiva) las velocidades se estiman apartir de la Tabla ATc = 92 + 300(1560) = 125 min
Con este valor se va a la Tabla B para estimar el valor de la intensidad maacutexima con una frecuencia de 10 antildeos
Imax = 625 mmh
El coeficiente de escorrentiacutea (C) se estima a partir de la Tabla CPasto natural 4Ha 20 de pendiente C = 30 + 20 + 10 + 15 = 75 entonces 754=300
Cultivo en limpio 2Ha 10 de pendiente C = 20 + 10 + 15 + 10 = 55 entonces 552=110
C2deg tramo = (300 + 110)6 = 68
C promedio tramo 1deg y 2deg = (758 + 686)14 = 72
Descarga maacutexima de disentildeo primer tramo A=8+6=14 HaQtramo2 = CIA360 = 072625360 = 175 m3s
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362 Disentildeo de zanjas de infiltracioacutenA) REGISTROS PLUVIOMETRICOS
Del anaacutelisis de precipitaciones de la Estacioacuten Weberbauer situada a 2536 msnm en la frontera centro oriental del aacutembito del SESA - Cajamarca se tienen los siguientes registros de lluvia maacutexima diarias
B ANAacuteLISIS DE FRECUENCIAS Y PERIODOS DE RETORNO
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Los datos de la columna (d) son graficados en papel de probabilidades Gumbel o se encuentra la distribucioacuten Lluvia Maacutexima Diaria Vs Tr en forma analiacutetica (ver Praacutectica coacutedigo H-2 Anaacutelisis de Tormenta Curvas Intensidad-Frecuencia-Duracioacuten)
Lluvia de Disentildeo = Lluvia Maacutexima Diaria para 10 antildeos de Retorno = 427 mm
C CONVERSIOacuteN DE LA LLUVIA MAacuteXIMA DIARIA A ESCORRENTIacuteASUPERFICIAL
No toda la lluvia que cae se convierte en escorrentiacutea superficial previamente se debe descontar la laacutemina que infiltra Una manera praacutectica de llegar a la lluvia o laacutemina que produce escorrentiacutea superficial es usando el meacutetodo SCS 1956 en donde se relacionan la altura total de lluvia caiacuteda con la que realmente produce escorrentiacutea Este meacutetodo se usa en combinacioacuten con las curvas nuacutemero La mayoriacutea de los suelos del aacutembito de accioacuten del SE5A son laderas empinadas con baja capacidad de infiltracioacuten superficiales con pastos naturales muy pobres que dan escasa cobertura cuando no son suelos sometidos a cultivos anuales Se asume estas condiciones extremas a fin de lograr un dimensionamiento conservador de las acequias de infiltracioacuten CN=875 por supuesto que se pueden aplicar condiciones maacutes favorables en suelos bien manejados y con usos adecuados a su capacidad para obtener disentildeos especiacuteficos en parcelas localesEntrando en la Fig NB 14 con P == 427 mm y CN = 875 hallamos Q = 175 mm de escorrentiacuteaEsto significa que la lluvia maacutexima diaria con 10 antildeos de frecuencia produciraacute 175 mm de escorrentiacutea oacute 175 m Ha oacute 00175 m m2
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D SECCIOacuteN DE ACEQUIA STANDARD Y ESPACIAMIENTO MAacuteXIMO
Adoptando la seccioacuten trapecial mostrada en la figura con un tirante de agua de 040 metros(que es tambieacuten la altura de los tabiques) tendremos una seccioacuten hidraacuteulica de 032 m2En 100 ml de acequia seraacuten 32 m3
Aacuterea de recoleccioacuten Maacutexima por Acequia de 100 ml = 3200175 = 1829 m2 Espaciamiento Maacuteximo = (1829m2)100m = 183m
Si seleccionamos con fines praacutecticos un espaciamiento maacuteximo de 20 m el incremento de volumen en la acequia representa 003 m de elevacioacuten en el tirante de agua lo cual no tiene importancia si hemos dimensionado las acequiase con un borde libre de 010 m Tambieacuten se debe tener en cuenta la longitud de la pendiente que debe ser menor cuanto mayor es la gradiente del terreno
IV CONSTRUCCIOacuteN DE ZANJAS DE INFILTRACIOacuteN
iquestQUE MATERIALES Y HERRAMIENTAS SE NECESITAN PARA CONSTRUIR LAS ZANJAS DE INFILTRACIOacuteN Los materiales a utilizarse son los siguientes
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iquestCOMO FUNCIONA LA ZANJA DE INFILTRACIOacuteN
El agua que se acumula en la zanja se infiltra al suelo y da humedad a las plantas situadas en la parte baja de la zanja La zanja de infiltracioacuten ayuda a las plantitas a tener maacutes agua en los periacuteodos con poca lluvia dando agua y vida
iquestDOacuteNDE CONSTRUIR LAS ZANJAS DE INFILTRACIOacuteN
Es lo maacutes recomendable construir las zanjas de infiltracioacuten en TERRENOS DE PASTIZALES SOBRE TODO EN LA PARTE SUPERIOR DE TERRENOS SECOS
Ademaacutes las zanjas de infiltracioacuten funcionan mejor cuando se construyen en LAS PARTES MAacuteS INCLINADAS DEL TERRENO
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LA CONSTRUCCIOacuteN DE LAS ZANJAS DE INFILTRACIOacuteN
Para construir las zanjas de infiltracioacuten seguimos 6 pasos
PASO 1Con el nivel en ldquoArdquo marcamos las liacuteneas sin caiacuteda donde queremos construir las zanjas de infiltracioacuten
PASO 2Sobre la liacutenea sin caiacuteda se marcan las zanjas de infiltracioacuten tomando en cuenta el largo y ancho de la zanja asiacute como la distancia entre zanjasLargo de la zanja 2 metros (2 pasos)Ancho de la zanja 40 centiacutemetros (2 cuartas)Ancho del tabique 40 centiacutemetros (2 cuartas)
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PASO 3Se excava la zanja hasta una profundidad de 40 cm Luego se ensancha la parte superior para evitar que caigan las paredes (o taludes) de la zanja
PASO 4La tierra que se saca de la zanja de infiltracioacuten debe depositarse en la parte baja de la zanja formando un pequentildeo camelloacutenOJOSe debe depositar la tierra no muy cerca de la zanja sino a unos 20 centiacutemetros (1 cuarta) de distancia para que la tierra no caiga otra vez en la zanja
PASO 5
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El espacio que hay entre una y otra zanja de infiltracioacuten tambieacuten debe excavarse hasta una profundidad de 10 centiacutemetros (una tacuteajlla)
Esto es importante porque permitiraacute que el agua de una zanja llena pueda pasar a otra zanja llenando asiacute todas las zanjas por igual
PASO 6Es bueno plantar pastos sobre los camellones para que estos sean maacutes fuertes y puedan aguantar mucho tiempo
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EL MANTENIMIENTODE LAS ZANJAS DE INFILTRACIOacuteN
Con cada tormenta de lluvia las zanjas de infiltracioacuten se llenan con tierra y restos de plantas
OJOiexclCuando estaacute llena la zanja de infiltracioacuten ya no puede acumular agua El material acumulado (lama) en la zanja contiene el suelo maacutes feacutertil de tus terrenosDebemos realizar el mantenimiento de la zanja de infiltracioacuten para asegurar su buen funcionamiento La zanja se limpia sacando la lama acumulada esta se lleva nuevamente a los terrenos iexclDe esta manera se aprovecha la lama
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iexclRecuerdaSi sacas el sedimento o lama la zanja acumula maacutes agua EntoncesEl mantenimiento debe realizarse permanentemente y sobre todo cuando la zanja se haya llenado
iexclCUIDADOAmigo agricultor En lo posible tienes que evitar que los animales entren en las zanjas de infiltracioacuten porque pueden derrumbar los costados de las zanjas y comer los pastos que protegen los camellones Tuacute has invertido tiempo y trabajo en la construccioacuten de las zanjas de infiltracioacuten entonces iexclno permitas que tu trabajo sea destruido
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V BIBLIOGRAFIacuteA
Beniacutetez C Arias W y Quiroz J 1980 Manual de Conservacioacuten de Suelos y Aguas Ministerio de Agricultura y Alimentacioacuten Direccioacuten General de Aguas y Suelos Lima Peruacute
Espildora 1971 Estimacioacuten de Curvas de Intensidad - Duracioacuten - Frecuencia Mediante Coeficientes Generalizados I Coloquio Nacional Sociedad Chilena de Ingenieriacutea Hidraacuteulica Santiago Chile
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Navarro G Lemus M Vaacutesquez R y Bravo R 2000 Restauracioacuten Hidroloacutegica de la Cuenca Poniente del Poblado de Sierras de Bellavista Corporacioacuten Nacional Forestal
Martiacutenez de Azagra A 1996 Disentildeo de Sistemas de Recoleccioacuten de Agua para la Repoblacioacuten Forestal Ediciones Mundi - Prensa Madrid
Millan J Manzanares P Garciacutea J Real P 2000 Estudio Baacutesico Manejo Restauracioacuten de Suelos y Control de Erosioacuten Cuenca Estero Nilahue VI Regioacuten Univ de Concepcioacuten
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Introduccioacuten y objetivoshelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 1
Generalidades y caracteriacutesticas de zanjas de infiltracioacuten y acequias de infiltracioacutenhelliphelliphelliphelliphelliphellip2-5
Metodologiacutea de disentildeo de zanjas de infiltracioacuten y canales de desviacioacuten de aguahelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip6-11
Disentildeo de canales de desviacioacutenhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 11-20
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Recomendaciones generaleshelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 24
Ejemplo de disentildeo de acequias de desviacioacutenhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 25-31
Ejemplo de disentildeo de zanjas de infiltracioacutenhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip32-34
Construccioacuten de zanjas de infiltracioacutenhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip34-40
Bibliografiacuteahelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip41
Iacutendicehelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip42
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Disentildeo de zanjas de infiltracioacuten y acequias de desviacioacuten
Maacutexima velocidad del aguaSeguacuten Suaacuterez de Castro depende de la naturaleza del material en el cual se construye el canal (Tabla Nordm6)
Aacuterea miacutenimaEl disentildeo de un canal de desviacioacuten requiere de una serie de iteraciones a partir de una seccioacuten transversal del canal la cual como miacutenimo debiera tener una superficie igual a la calculada seguacuten Ecuacioacuten Nordm10
323 DISENtildeO SECCIOacuteN TRANSVERSAL
Una vez conocidas las especificaciones de escorrentiacutea criacutetica maacutexima velocidad permitida y aacuterea miacutenima se deberaacute realizar una serie de iteraciones de sucesivas secciones transversales a fin de encontrar aquella seccioacuten que sea capaz de trasladar de manera segura el caudal para el cual se disentildea Para este fin se propone una metodologiacutea descrita a continuacioacuten
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1 Seleccioacuten de aacuterea para la primera iteracioacuten Se recomienda utilizar un aacuterea igual o superior al aacuterea miacutenima de disentildeo (Ec Nordm 10)
2 Determinacioacuten de paraacutemetros de la seccioacuten transversal base y taludes seguacuten experiencia de terreno
3 Caacutelculo de los paraacutemetros de altura (H ecuacioacuten Nordm 11) ancho superior (as Ecuacioacuten Nordm 12)
longitud de taludes inferior y superior ( Linf y Lsup Ecuaciones Nordm 13 y Nordm14) y radio hidraacuteulico ( r Ecuacioacuten Nordm15)
4 Asignacioacuten de pendiente del canal (seguacuten experiencia en terreno) y determinacioacuten de un coeficiente de rugosidad (n Tabla Nordm8)
5 Caacutelculo del caudal y velocidad de transporte del canal (Ecuaciones Nordm 17 y 18 respectivamente)
6 Realizacioacuten de test de control de las especificaciones teacutecnicas del canal (Seccioacuten Nordm 325)
7 Si el canal no satisface las especificaciones teacutecnicas se procede a un nuevo disentildeo seguacuten las opciones- modificacioacuten de la pendiente para luego realizarse nuevamente el test de control- modificacioacuten de la seccioacuten transversal (se recomienda un aumento de un orden del 5-10 respecto a la uacuteltima iterada) volviendo a la secuencia a partir del punto Nordm2 de esta seccioacuten
Aprobadas las condicionantes teacutecnicas y el test de control de calidad de disentildeo el perfil del canal podraacute ser implementado en terreno
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Caacutelculo de los componentes de la seccioacuten transversal
Los datos de entrada para el disentildeo del canal son los siguientes
AacuteREA (Ac) Aacuterea de disentildeo Se recomienda utilizar como primera iteracioacuten el aacuterea miacutenima de disentildeo (A min Ecuacioacuten Nordm 10) o una levemente superior y aumentar en cada iteracioacuten entre un 5 - 10 hasta encontrar el disentilde0 adecuado
BASE (b) Valor predefinido normalmente igual a 02 m
TALUD INFERIOR Y SUPERIOR Entieacutendase taludes la inclinacioacuten que poseen las paredes laterales del canal y las cuales se expresan en forma de proporcioacuten en donde 1 Z se representa de la siguiente manera
Importante en la determinacioacuten de los taludes del canal es que eacutestos sean adecuados para cada tipo de suelo de modo que el canal no se desmorone (Zinf - Zsup) Se debe tener cuidado de manera especial en obras de conservacioacuten desarrolladas en suelos de texturas livianas (arenosas) construyeacutendose con taludes mayores (ver recomendaciones hechas por el Ministerio de Obras Puacuteblicas para canales de drenaje o proteccioacuten de carreteras Tabla Nordm 7)
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Se debe considerar que para una misma seccioacuten transversal aqueacutella que posea el mayor radio hidraacuteulico (proporcioacuten entre el aacuterea transversal Ac y el periacutemetro mojado Fig Nordm5) es la seccioacuten capaz de trasladar el mayor caudal
Una vez calculada la altura se procede al caacutelculo de las siguientes componentes de la seccioacuten transversal del canal
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Opcionalmente para comprobar si los caacutelculos de los paraacutemetros de la seccioacuten transversal si fueron bien efectuados se recomienda calcular el aacuterea de la seccioacuten transversal con la ecuacioacuten Nordm 16 que debiera ser igual al aacuterea de disentildeo Ac
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Disentildeo de zanjas de infiltracioacuten y acequias de desviacioacuten
324 CAPACIDADES DEL CANAL DISENtildeADO
Una vez disentildeada la seccioacuten transversal del canal es asignada una pendiente para el canal y se determina el coeficiente de rugosidad del canal que corresponde a las condiciones de terreno (n seguacuten Tabla Nordm8) Con estos valores se calcula la velocidad y el caudal que transportaraacute el canal por medio de las ecuaciones de Manning descritas a continuacioacuten
325 TEST DE CONTROL DE ESPECIFICACIONES TEacuteCNICAS DEL CANAL
Obtenidos los valor es del caudal y velocidad se verifica si el disentildeo del canal se encuentra realizado en concordancia con las especificaciones teacutecnicas (Seccioacuten 322) De no ser asiacute se deberaacute realizar un nuevo disentildeo (modificando la pendiente yo la seccioacuten transversal) que deberaacute someterse nuevamente a verificacioacuten Asiacute sucesivamente hasta encontrar el disentildeo adecuado
CONDICIONANTES TEacuteCNICAS De esta forma el disentildeo de un canal deberaacute cumplir con las siguientes caracteriacutesticas
bull
Aacuterea del canal sea mayor o igual que el aacuterea miacutenima (Amin Qesc Vmax en donde Qesc
escorrentiacutea criacutetica Ecuacioacuten Nordm 7 y Vmax Velocidad maacutexima permitida Tabla Nordm6)
Ac (Ecuacion Nordm16) gt= Amin (Ecuacioacuten Nordm10)
bull Escorrentiacutea criacutetica (Qesc Ecuacioacuten Nordm 7) sea menor que el caudal Qc determinado para el canal disentildeado (Ecuacioacuten Nordm 17)
Qc (Ecuacioacuten Nordm 17) gt= Qesc (Ecuacioacuten Nordm 7)
bull La velocidad del flujo del canal (Ver Ecuacioacuten Nordm 18) sea menor que la velocidad maacutexima permitida seguacuten las caracteriacutesticas del canal disentildeado (Vmax Tabla Nordm 6)
Vc (Ecuacioacuten Nordm 18) lt= Vmax (Tabla Nordm 6)
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33 DISENtildeO DE SISTEMA DE ZANJAS DE INFILTRACIOacuteN
Seguacuten Millaacuten 2000 cada zanja de infiltracioacuten debe contener la totalidad del escurrimiento superficial para una determinada precipitacioacuten de disentildeo El autor considera el caacutelculo de la precipitacioacuten efectiva (Pe) como estimador de esta escorrentiacutea Esta situacioacuten soacutelo se cumple en forma praacutectica en suelos no saturadosCalculada la precipitacioacuten efectiva (Ecuacioacuten Nordm 19 Seccioacuten nordm 331) se pueden considerar dos opciones en el disentildeo de un sistema de zanjas de infiltracioacuten
a) A partir de un aacuterea predeterminado de la seccioacuten transversal Por lo tanto definidas sus componentes (base b altura H ancho superior as talud superior e inferior Zsup y zinf
longitudes de talud superior e inferior Lsup y Linf Fig Nordm5) y largo de una zanja se determina el distanciamiento entre ellas
b) A partir de un distanciamiento entre zanjas predeterminado (asociado por ejemplo a un esquema de plantacioacuten) se determina el aacuterea de la seccioacuten transversal y posteriormente se calculan sus componentes (base b altura H ancho superior as talud superior e inferior Zsup y
Zinf longitudes de talud superior e inferior Lsup y Linf Fig Nordm5)
331 CAacuteLCULO DE PRECIPITACIOacuteN EFECTIVA
Antes es necesario especificar el concepto precipitacioacuten efectiva P e Baacutesicamente es la diferencia entre la lluvia caiacuteda y el agua infiltrada Es decir el agua escurrida en un sistema de zanja corresponderaacute a la escorrentiacutea proveniente del aacuterea impluvio de la zanja (Fig Nordm5)Para el caacutelculo de la precipitacioacuten efectiva se requieren del siguiente procedimiento
Maacutexima precipitacioacuten en una hora con un periacuteodo de retorno de 10 antildeos valor calculado del anaacutelisis de las precipitaciones descritas en la Seccioacuten Nordm 31
Obtencioacuten del coeficiente de escorrentiacutea a partir de las caracteriacutesticas de terreno (Tabla Nordm 4)
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332 CAacuteLCULO DEL DISTANCIAMIENTO ENTRE ZANJAS A PARTIR DE UNA SUPERFICIE DE LA SECCIOacuteN TRANSVERSAL PREDETERMINADA
Como valores de entrada se necesitan precipitacioacuten efectiva (P e) y dimensiones de la zanja (largo superficie de seccioacuten transversal por lo tanto todos los componentes de la seccioacuten transversal es decir base altura ancho superior taludes inferior y superior) Para este anaacutelisis seraacute considerado sistema de zanja distribuido en tres tresbolillo como el descrito a continuacioacuten
Caacutelculo del distanciamiento entre zanjas
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333 CAacuteLCULO SUPERFICIE SECCIOacuteN TRANSVERSAL DE LA ZANJA A PARTIR DE DISTANCIAMIENTO PREDETERMINADO ENTRE ZANJAS
En este segundo caso se busca obtener las dimensiones de la zanja que sea capaz de retener la escorrentiacutea que recibiraacute del aacuterea de impluvio resultante del distanciamiento predeterminado (Fig Nordm 5)Como el valor es de entrada para el caacutelculo del aacuterea de la seccioacuten transversal se necesita la precipitacioacuten efectiva (P e) y distanciamiento entre zanja (D Fig Nordm7)
Una vez conocida la superficie de la seccioacuten transversal se calculan sus paraacutemetros teniendo en consideracioacuten como valor es de referencia las recomendaciones sobre taludes (Tabla Nordm 7) y adecuaacutendose a las restricciones legales
34 DISENtildeO DE LA SECCIOacuteN TRANSVERSAL DE LA ZANJA DE INFILTRACIOacuteN
A partir del aacuterea de la seccioacuten transversal de la zanja (ecuacioacuten Nordm 9) se procede a su disentildeo que requiere como valores de entrada base (b) taludes (Zinf y Zsup) datos asignados en forma arbitraria extraiacutedos de la experiencia en ter reno Con esta informacioacuten se determinan los demaacutes componentes de la seccioacuten transversal mediante las siguientes ecuaciones
Altura seccioacuten transversal H (Ecuacioacuten Nordm 11)
Ancho superior seccioacuten transversal as (Ecuacioacuten Nordm 12)
Longitud del talud inferior Linf (Ecuacioacuten Nordm 13)
Longitud del talud superior Lsup (Ecuacioacuten Nordm 14)
Obtenidos los resultados anteriores se podraacute construir la matriz de la zanja que maacutes tarde podraacute ser ejecutada en terreno
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35 RECOMENDACIONES GENERALES
En el disentildeo de canales y zanjas es recomendable sobredimensionar la capacidad de estas obras de evacuacioacuten e infiltracioacuten respectivamente teniendo presente que el disentildeo no considera mayor mente suelos saturados y guardando el debido equilibrio entre beneficio y costo
En consideracioacuten a los diferentes tipos de suelos que podemos encontrar es recomendable tener este factor en cuenta a la hora de determinar los taludes ya que una mala determinacioacuten de eacutestos tendriacutea como consecuencia el socavamiento de sus paredes laterales
Debido a los accidentes topograacuteficos del microrelieve la distribucioacuten espacial de las obras en terreno se ve en la praacutectica alterada seriamente Per o a pesar de estas dificultades debiera siempre propenderse a conformar unidades sistematizadas lo maacutes homogeacutenea posible de acuerdo al disentildeo original (zanjas Fig Nordm 7 canales Fig Nordm 3) Entieacutendase como unidad sistematizada la conformada por una aacuterea de captacioacuten de aguas lluvias (aacuterea de impluvio) y un aacuterea de recepcioacuten correspondiente a la obra misma
El correcto funcionamiento y mantenimiento de cada obra de conservacioacuten estaraacuten directamente relacionados con su vida uacutetil ya que procesos como la sedimentacioacuten reducen su capacidad de evacuar o retener escorrentiacutea superficial seguacuten sea el caso disminuyendo por ende el periacuteodo de retorno para el cual fueron construidas
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36 EJEMPLOS APLICACIOacuteN
361 Disentildeo de acequias de desviacioacuten
Se desea defender un tramo de carretera contra la escorrentiacutea superficial que produce una zona de ladera mediante un canal de desviacioacuten revestido de acuerdo con los datos de la siguiente figura La zona del proyecto se encuentra a 2700 msnm en la carretera de Cajamarca - Cumbe Mayo
Tabla A
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Tabla B
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Tabla c
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1 Descarga maacutexima de disentildeoCalcularemos para cada tramo de la figura
ordm Primer tramo (400 m) Bosque 15 pendiente longitud 400 m A = 8 Ha
calculloo de tiempo de concentracion TcTc = Tc1 + Tc2 = (Longitud del tramo)(velocidad ponderada + longitud del tramo)(velocidad maxima erosiva) las velocidades se estiman apartir de la Tabla ATc = 400(1460) + 400(1560) = 92 min
Con este valor se va a la Tabla B para estimar el valor de la intensidad maacutexima con una frecuencia de 10 antildeos
Imax = 70 mmh
El coeficiente de escorrentiacutea (C) se estima a partir de la Tabla C C 1deg tramo= C1 + C2 + C2 = 30 + 20+ 10 +15 = 75
Descarga maacutexima de disentildeo primer tramoQtramo1 = CIA360 = 075708360 = 117 m3s
ordm Segundo tramo (300 m) cultivo en limpio 15 pendiente longitud 400 m A = 4Ha + 2Ha = 6 Ha
calculo de tiempo de concentracion TcTc = Tc2 + Tc2-3 = (Longitud del tramo)(velocidad ponderada + longitud del tramo)(velocidad maxima erosiva) las velocidades se estiman apartir de la Tabla ATc = 92 + 300(1560) = 125 min
Con este valor se va a la Tabla B para estimar el valor de la intensidad maacutexima con una frecuencia de 10 antildeos
Imax = 625 mmh
El coeficiente de escorrentiacutea (C) se estima a partir de la Tabla CPasto natural 4Ha 20 de pendiente C = 30 + 20 + 10 + 15 = 75 entonces 754=300
Cultivo en limpio 2Ha 10 de pendiente C = 20 + 10 + 15 + 10 = 55 entonces 552=110
C2deg tramo = (300 + 110)6 = 68
C promedio tramo 1deg y 2deg = (758 + 686)14 = 72
Descarga maacutexima de disentildeo primer tramo A=8+6=14 HaQtramo2 = CIA360 = 072625360 = 175 m3s
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362 Disentildeo de zanjas de infiltracioacutenA) REGISTROS PLUVIOMETRICOS
Del anaacutelisis de precipitaciones de la Estacioacuten Weberbauer situada a 2536 msnm en la frontera centro oriental del aacutembito del SESA - Cajamarca se tienen los siguientes registros de lluvia maacutexima diarias
B ANAacuteLISIS DE FRECUENCIAS Y PERIODOS DE RETORNO
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Disentildeo de zanjas de infiltracioacuten y acequias de desviacioacuten
Los datos de la columna (d) son graficados en papel de probabilidades Gumbel o se encuentra la distribucioacuten Lluvia Maacutexima Diaria Vs Tr en forma analiacutetica (ver Praacutectica coacutedigo H-2 Anaacutelisis de Tormenta Curvas Intensidad-Frecuencia-Duracioacuten)
Lluvia de Disentildeo = Lluvia Maacutexima Diaria para 10 antildeos de Retorno = 427 mm
C CONVERSIOacuteN DE LA LLUVIA MAacuteXIMA DIARIA A ESCORRENTIacuteASUPERFICIAL
No toda la lluvia que cae se convierte en escorrentiacutea superficial previamente se debe descontar la laacutemina que infiltra Una manera praacutectica de llegar a la lluvia o laacutemina que produce escorrentiacutea superficial es usando el meacutetodo SCS 1956 en donde se relacionan la altura total de lluvia caiacuteda con la que realmente produce escorrentiacutea Este meacutetodo se usa en combinacioacuten con las curvas nuacutemero La mayoriacutea de los suelos del aacutembito de accioacuten del SE5A son laderas empinadas con baja capacidad de infiltracioacuten superficiales con pastos naturales muy pobres que dan escasa cobertura cuando no son suelos sometidos a cultivos anuales Se asume estas condiciones extremas a fin de lograr un dimensionamiento conservador de las acequias de infiltracioacuten CN=875 por supuesto que se pueden aplicar condiciones maacutes favorables en suelos bien manejados y con usos adecuados a su capacidad para obtener disentildeos especiacuteficos en parcelas localesEntrando en la Fig NB 14 con P == 427 mm y CN = 875 hallamos Q = 175 mm de escorrentiacuteaEsto significa que la lluvia maacutexima diaria con 10 antildeos de frecuencia produciraacute 175 mm de escorrentiacutea oacute 175 m Ha oacute 00175 m m2
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D SECCIOacuteN DE ACEQUIA STANDARD Y ESPACIAMIENTO MAacuteXIMO
Adoptando la seccioacuten trapecial mostrada en la figura con un tirante de agua de 040 metros(que es tambieacuten la altura de los tabiques) tendremos una seccioacuten hidraacuteulica de 032 m2En 100 ml de acequia seraacuten 32 m3
Aacuterea de recoleccioacuten Maacutexima por Acequia de 100 ml = 3200175 = 1829 m2 Espaciamiento Maacuteximo = (1829m2)100m = 183m
Si seleccionamos con fines praacutecticos un espaciamiento maacuteximo de 20 m el incremento de volumen en la acequia representa 003 m de elevacioacuten en el tirante de agua lo cual no tiene importancia si hemos dimensionado las acequiase con un borde libre de 010 m Tambieacuten se debe tener en cuenta la longitud de la pendiente que debe ser menor cuanto mayor es la gradiente del terreno
IV CONSTRUCCIOacuteN DE ZANJAS DE INFILTRACIOacuteN
iquestQUE MATERIALES Y HERRAMIENTAS SE NECESITAN PARA CONSTRUIR LAS ZANJAS DE INFILTRACIOacuteN Los materiales a utilizarse son los siguientes
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iquestCOMO FUNCIONA LA ZANJA DE INFILTRACIOacuteN
El agua que se acumula en la zanja se infiltra al suelo y da humedad a las plantas situadas en la parte baja de la zanja La zanja de infiltracioacuten ayuda a las plantitas a tener maacutes agua en los periacuteodos con poca lluvia dando agua y vida
iquestDOacuteNDE CONSTRUIR LAS ZANJAS DE INFILTRACIOacuteN
Es lo maacutes recomendable construir las zanjas de infiltracioacuten en TERRENOS DE PASTIZALES SOBRE TODO EN LA PARTE SUPERIOR DE TERRENOS SECOS
Ademaacutes las zanjas de infiltracioacuten funcionan mejor cuando se construyen en LAS PARTES MAacuteS INCLINADAS DEL TERRENO
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LA CONSTRUCCIOacuteN DE LAS ZANJAS DE INFILTRACIOacuteN
Para construir las zanjas de infiltracioacuten seguimos 6 pasos
PASO 1Con el nivel en ldquoArdquo marcamos las liacuteneas sin caiacuteda donde queremos construir las zanjas de infiltracioacuten
PASO 2Sobre la liacutenea sin caiacuteda se marcan las zanjas de infiltracioacuten tomando en cuenta el largo y ancho de la zanja asiacute como la distancia entre zanjasLargo de la zanja 2 metros (2 pasos)Ancho de la zanja 40 centiacutemetros (2 cuartas)Ancho del tabique 40 centiacutemetros (2 cuartas)
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PASO 3Se excava la zanja hasta una profundidad de 40 cm Luego se ensancha la parte superior para evitar que caigan las paredes (o taludes) de la zanja
PASO 4La tierra que se saca de la zanja de infiltracioacuten debe depositarse en la parte baja de la zanja formando un pequentildeo camelloacutenOJOSe debe depositar la tierra no muy cerca de la zanja sino a unos 20 centiacutemetros (1 cuarta) de distancia para que la tierra no caiga otra vez en la zanja
PASO 5
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El espacio que hay entre una y otra zanja de infiltracioacuten tambieacuten debe excavarse hasta una profundidad de 10 centiacutemetros (una tacuteajlla)
Esto es importante porque permitiraacute que el agua de una zanja llena pueda pasar a otra zanja llenando asiacute todas las zanjas por igual
PASO 6Es bueno plantar pastos sobre los camellones para que estos sean maacutes fuertes y puedan aguantar mucho tiempo
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EL MANTENIMIENTODE LAS ZANJAS DE INFILTRACIOacuteN
Con cada tormenta de lluvia las zanjas de infiltracioacuten se llenan con tierra y restos de plantas
OJOiexclCuando estaacute llena la zanja de infiltracioacuten ya no puede acumular agua El material acumulado (lama) en la zanja contiene el suelo maacutes feacutertil de tus terrenosDebemos realizar el mantenimiento de la zanja de infiltracioacuten para asegurar su buen funcionamiento La zanja se limpia sacando la lama acumulada esta se lleva nuevamente a los terrenos iexclDe esta manera se aprovecha la lama
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iexclRecuerdaSi sacas el sedimento o lama la zanja acumula maacutes agua EntoncesEl mantenimiento debe realizarse permanentemente y sobre todo cuando la zanja se haya llenado
iexclCUIDADOAmigo agricultor En lo posible tienes que evitar que los animales entren en las zanjas de infiltracioacuten porque pueden derrumbar los costados de las zanjas y comer los pastos que protegen los camellones Tuacute has invertido tiempo y trabajo en la construccioacuten de las zanjas de infiltracioacuten entonces iexclno permitas que tu trabajo sea destruido
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V BIBLIOGRAFIacuteA
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INDICE
Tema Paacutegina
Introduccioacuten y objetivoshelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 1
Generalidades y caracteriacutesticas de zanjas de infiltracioacuten y acequias de infiltracioacutenhelliphelliphelliphelliphelliphellip2-5
Metodologiacutea de disentildeo de zanjas de infiltracioacuten y canales de desviacioacuten de aguahelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip6-11
Disentildeo de canales de desviacioacutenhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 11-20
disentildeo de sistema de zanjas de infiltracioacutenhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip21-23
Recomendaciones generaleshelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 24
Ejemplo de disentildeo de acequias de desviacioacutenhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 25-31
Ejemplo de disentildeo de zanjas de infiltracioacutenhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip32-34
Construccioacuten de zanjas de infiltracioacutenhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip34-40
Bibliografiacuteahelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip41
Iacutendicehelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip42
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1 Seleccioacuten de aacuterea para la primera iteracioacuten Se recomienda utilizar un aacuterea igual o superior al aacuterea miacutenima de disentildeo (Ec Nordm 10)
2 Determinacioacuten de paraacutemetros de la seccioacuten transversal base y taludes seguacuten experiencia de terreno
3 Caacutelculo de los paraacutemetros de altura (H ecuacioacuten Nordm 11) ancho superior (as Ecuacioacuten Nordm 12)
longitud de taludes inferior y superior ( Linf y Lsup Ecuaciones Nordm 13 y Nordm14) y radio hidraacuteulico ( r Ecuacioacuten Nordm15)
4 Asignacioacuten de pendiente del canal (seguacuten experiencia en terreno) y determinacioacuten de un coeficiente de rugosidad (n Tabla Nordm8)
5 Caacutelculo del caudal y velocidad de transporte del canal (Ecuaciones Nordm 17 y 18 respectivamente)
6 Realizacioacuten de test de control de las especificaciones teacutecnicas del canal (Seccioacuten Nordm 325)
7 Si el canal no satisface las especificaciones teacutecnicas se procede a un nuevo disentildeo seguacuten las opciones- modificacioacuten de la pendiente para luego realizarse nuevamente el test de control- modificacioacuten de la seccioacuten transversal (se recomienda un aumento de un orden del 5-10 respecto a la uacuteltima iterada) volviendo a la secuencia a partir del punto Nordm2 de esta seccioacuten
Aprobadas las condicionantes teacutecnicas y el test de control de calidad de disentildeo el perfil del canal podraacute ser implementado en terreno
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Caacutelculo de los componentes de la seccioacuten transversal
Los datos de entrada para el disentildeo del canal son los siguientes
AacuteREA (Ac) Aacuterea de disentildeo Se recomienda utilizar como primera iteracioacuten el aacuterea miacutenima de disentildeo (A min Ecuacioacuten Nordm 10) o una levemente superior y aumentar en cada iteracioacuten entre un 5 - 10 hasta encontrar el disentilde0 adecuado
BASE (b) Valor predefinido normalmente igual a 02 m
TALUD INFERIOR Y SUPERIOR Entieacutendase taludes la inclinacioacuten que poseen las paredes laterales del canal y las cuales se expresan en forma de proporcioacuten en donde 1 Z se representa de la siguiente manera
Importante en la determinacioacuten de los taludes del canal es que eacutestos sean adecuados para cada tipo de suelo de modo que el canal no se desmorone (Zinf - Zsup) Se debe tener cuidado de manera especial en obras de conservacioacuten desarrolladas en suelos de texturas livianas (arenosas) construyeacutendose con taludes mayores (ver recomendaciones hechas por el Ministerio de Obras Puacuteblicas para canales de drenaje o proteccioacuten de carreteras Tabla Nordm 7)
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Se debe considerar que para una misma seccioacuten transversal aqueacutella que posea el mayor radio hidraacuteulico (proporcioacuten entre el aacuterea transversal Ac y el periacutemetro mojado Fig Nordm5) es la seccioacuten capaz de trasladar el mayor caudal
Una vez calculada la altura se procede al caacutelculo de las siguientes componentes de la seccioacuten transversal del canal
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Opcionalmente para comprobar si los caacutelculos de los paraacutemetros de la seccioacuten transversal si fueron bien efectuados se recomienda calcular el aacuterea de la seccioacuten transversal con la ecuacioacuten Nordm 16 que debiera ser igual al aacuterea de disentildeo Ac
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324 CAPACIDADES DEL CANAL DISENtildeADO
Una vez disentildeada la seccioacuten transversal del canal es asignada una pendiente para el canal y se determina el coeficiente de rugosidad del canal que corresponde a las condiciones de terreno (n seguacuten Tabla Nordm8) Con estos valores se calcula la velocidad y el caudal que transportaraacute el canal por medio de las ecuaciones de Manning descritas a continuacioacuten
325 TEST DE CONTROL DE ESPECIFICACIONES TEacuteCNICAS DEL CANAL
Obtenidos los valor es del caudal y velocidad se verifica si el disentildeo del canal se encuentra realizado en concordancia con las especificaciones teacutecnicas (Seccioacuten 322) De no ser asiacute se deberaacute realizar un nuevo disentildeo (modificando la pendiente yo la seccioacuten transversal) que deberaacute someterse nuevamente a verificacioacuten Asiacute sucesivamente hasta encontrar el disentildeo adecuado
CONDICIONANTES TEacuteCNICAS De esta forma el disentildeo de un canal deberaacute cumplir con las siguientes caracteriacutesticas
bull
Aacuterea del canal sea mayor o igual que el aacuterea miacutenima (Amin Qesc Vmax en donde Qesc
escorrentiacutea criacutetica Ecuacioacuten Nordm 7 y Vmax Velocidad maacutexima permitida Tabla Nordm6)
Ac (Ecuacion Nordm16) gt= Amin (Ecuacioacuten Nordm10)
bull Escorrentiacutea criacutetica (Qesc Ecuacioacuten Nordm 7) sea menor que el caudal Qc determinado para el canal disentildeado (Ecuacioacuten Nordm 17)
Qc (Ecuacioacuten Nordm 17) gt= Qesc (Ecuacioacuten Nordm 7)
bull La velocidad del flujo del canal (Ver Ecuacioacuten Nordm 18) sea menor que la velocidad maacutexima permitida seguacuten las caracteriacutesticas del canal disentildeado (Vmax Tabla Nordm 6)
Vc (Ecuacioacuten Nordm 18) lt= Vmax (Tabla Nordm 6)
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33 DISENtildeO DE SISTEMA DE ZANJAS DE INFILTRACIOacuteN
Seguacuten Millaacuten 2000 cada zanja de infiltracioacuten debe contener la totalidad del escurrimiento superficial para una determinada precipitacioacuten de disentildeo El autor considera el caacutelculo de la precipitacioacuten efectiva (Pe) como estimador de esta escorrentiacutea Esta situacioacuten soacutelo se cumple en forma praacutectica en suelos no saturadosCalculada la precipitacioacuten efectiva (Ecuacioacuten Nordm 19 Seccioacuten nordm 331) se pueden considerar dos opciones en el disentildeo de un sistema de zanjas de infiltracioacuten
a) A partir de un aacuterea predeterminado de la seccioacuten transversal Por lo tanto definidas sus componentes (base b altura H ancho superior as talud superior e inferior Zsup y zinf
longitudes de talud superior e inferior Lsup y Linf Fig Nordm5) y largo de una zanja se determina el distanciamiento entre ellas
b) A partir de un distanciamiento entre zanjas predeterminado (asociado por ejemplo a un esquema de plantacioacuten) se determina el aacuterea de la seccioacuten transversal y posteriormente se calculan sus componentes (base b altura H ancho superior as talud superior e inferior Zsup y
Zinf longitudes de talud superior e inferior Lsup y Linf Fig Nordm5)
331 CAacuteLCULO DE PRECIPITACIOacuteN EFECTIVA
Antes es necesario especificar el concepto precipitacioacuten efectiva P e Baacutesicamente es la diferencia entre la lluvia caiacuteda y el agua infiltrada Es decir el agua escurrida en un sistema de zanja corresponderaacute a la escorrentiacutea proveniente del aacuterea impluvio de la zanja (Fig Nordm5)Para el caacutelculo de la precipitacioacuten efectiva se requieren del siguiente procedimiento
Maacutexima precipitacioacuten en una hora con un periacuteodo de retorno de 10 antildeos valor calculado del anaacutelisis de las precipitaciones descritas en la Seccioacuten Nordm 31
Obtencioacuten del coeficiente de escorrentiacutea a partir de las caracteriacutesticas de terreno (Tabla Nordm 4)
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332 CAacuteLCULO DEL DISTANCIAMIENTO ENTRE ZANJAS A PARTIR DE UNA SUPERFICIE DE LA SECCIOacuteN TRANSVERSAL PREDETERMINADA
Como valores de entrada se necesitan precipitacioacuten efectiva (P e) y dimensiones de la zanja (largo superficie de seccioacuten transversal por lo tanto todos los componentes de la seccioacuten transversal es decir base altura ancho superior taludes inferior y superior) Para este anaacutelisis seraacute considerado sistema de zanja distribuido en tres tresbolillo como el descrito a continuacioacuten
Caacutelculo del distanciamiento entre zanjas
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333 CAacuteLCULO SUPERFICIE SECCIOacuteN TRANSVERSAL DE LA ZANJA A PARTIR DE DISTANCIAMIENTO PREDETERMINADO ENTRE ZANJAS
En este segundo caso se busca obtener las dimensiones de la zanja que sea capaz de retener la escorrentiacutea que recibiraacute del aacuterea de impluvio resultante del distanciamiento predeterminado (Fig Nordm 5)Como el valor es de entrada para el caacutelculo del aacuterea de la seccioacuten transversal se necesita la precipitacioacuten efectiva (P e) y distanciamiento entre zanja (D Fig Nordm7)
Una vez conocida la superficie de la seccioacuten transversal se calculan sus paraacutemetros teniendo en consideracioacuten como valor es de referencia las recomendaciones sobre taludes (Tabla Nordm 7) y adecuaacutendose a las restricciones legales
34 DISENtildeO DE LA SECCIOacuteN TRANSVERSAL DE LA ZANJA DE INFILTRACIOacuteN
A partir del aacuterea de la seccioacuten transversal de la zanja (ecuacioacuten Nordm 9) se procede a su disentildeo que requiere como valores de entrada base (b) taludes (Zinf y Zsup) datos asignados en forma arbitraria extraiacutedos de la experiencia en ter reno Con esta informacioacuten se determinan los demaacutes componentes de la seccioacuten transversal mediante las siguientes ecuaciones
Altura seccioacuten transversal H (Ecuacioacuten Nordm 11)
Ancho superior seccioacuten transversal as (Ecuacioacuten Nordm 12)
Longitud del talud inferior Linf (Ecuacioacuten Nordm 13)
Longitud del talud superior Lsup (Ecuacioacuten Nordm 14)
Obtenidos los resultados anteriores se podraacute construir la matriz de la zanja que maacutes tarde podraacute ser ejecutada en terreno
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35 RECOMENDACIONES GENERALES
En el disentildeo de canales y zanjas es recomendable sobredimensionar la capacidad de estas obras de evacuacioacuten e infiltracioacuten respectivamente teniendo presente que el disentildeo no considera mayor mente suelos saturados y guardando el debido equilibrio entre beneficio y costo
En consideracioacuten a los diferentes tipos de suelos que podemos encontrar es recomendable tener este factor en cuenta a la hora de determinar los taludes ya que una mala determinacioacuten de eacutestos tendriacutea como consecuencia el socavamiento de sus paredes laterales
Debido a los accidentes topograacuteficos del microrelieve la distribucioacuten espacial de las obras en terreno se ve en la praacutectica alterada seriamente Per o a pesar de estas dificultades debiera siempre propenderse a conformar unidades sistematizadas lo maacutes homogeacutenea posible de acuerdo al disentildeo original (zanjas Fig Nordm 7 canales Fig Nordm 3) Entieacutendase como unidad sistematizada la conformada por una aacuterea de captacioacuten de aguas lluvias (aacuterea de impluvio) y un aacuterea de recepcioacuten correspondiente a la obra misma
El correcto funcionamiento y mantenimiento de cada obra de conservacioacuten estaraacuten directamente relacionados con su vida uacutetil ya que procesos como la sedimentacioacuten reducen su capacidad de evacuar o retener escorrentiacutea superficial seguacuten sea el caso disminuyendo por ende el periacuteodo de retorno para el cual fueron construidas
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36 EJEMPLOS APLICACIOacuteN
361 Disentildeo de acequias de desviacioacuten
Se desea defender un tramo de carretera contra la escorrentiacutea superficial que produce una zona de ladera mediante un canal de desviacioacuten revestido de acuerdo con los datos de la siguiente figura La zona del proyecto se encuentra a 2700 msnm en la carretera de Cajamarca - Cumbe Mayo
Tabla A
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Tabla B
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Tabla c
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1 Descarga maacutexima de disentildeoCalcularemos para cada tramo de la figura
ordm Primer tramo (400 m) Bosque 15 pendiente longitud 400 m A = 8 Ha
calculloo de tiempo de concentracion TcTc = Tc1 + Tc2 = (Longitud del tramo)(velocidad ponderada + longitud del tramo)(velocidad maxima erosiva) las velocidades se estiman apartir de la Tabla ATc = 400(1460) + 400(1560) = 92 min
Con este valor se va a la Tabla B para estimar el valor de la intensidad maacutexima con una frecuencia de 10 antildeos
Imax = 70 mmh
El coeficiente de escorrentiacutea (C) se estima a partir de la Tabla C C 1deg tramo= C1 + C2 + C2 = 30 + 20+ 10 +15 = 75
Descarga maacutexima de disentildeo primer tramoQtramo1 = CIA360 = 075708360 = 117 m3s
ordm Segundo tramo (300 m) cultivo en limpio 15 pendiente longitud 400 m A = 4Ha + 2Ha = 6 Ha
calculo de tiempo de concentracion TcTc = Tc2 + Tc2-3 = (Longitud del tramo)(velocidad ponderada + longitud del tramo)(velocidad maxima erosiva) las velocidades se estiman apartir de la Tabla ATc = 92 + 300(1560) = 125 min
Con este valor se va a la Tabla B para estimar el valor de la intensidad maacutexima con una frecuencia de 10 antildeos
Imax = 625 mmh
El coeficiente de escorrentiacutea (C) se estima a partir de la Tabla CPasto natural 4Ha 20 de pendiente C = 30 + 20 + 10 + 15 = 75 entonces 754=300
Cultivo en limpio 2Ha 10 de pendiente C = 20 + 10 + 15 + 10 = 55 entonces 552=110
C2deg tramo = (300 + 110)6 = 68
C promedio tramo 1deg y 2deg = (758 + 686)14 = 72
Descarga maacutexima de disentildeo primer tramo A=8+6=14 HaQtramo2 = CIA360 = 072625360 = 175 m3s
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362 Disentildeo de zanjas de infiltracioacutenA) REGISTROS PLUVIOMETRICOS
Del anaacutelisis de precipitaciones de la Estacioacuten Weberbauer situada a 2536 msnm en la frontera centro oriental del aacutembito del SESA - Cajamarca se tienen los siguientes registros de lluvia maacutexima diarias
B ANAacuteLISIS DE FRECUENCIAS Y PERIODOS DE RETORNO
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Los datos de la columna (d) son graficados en papel de probabilidades Gumbel o se encuentra la distribucioacuten Lluvia Maacutexima Diaria Vs Tr en forma analiacutetica (ver Praacutectica coacutedigo H-2 Anaacutelisis de Tormenta Curvas Intensidad-Frecuencia-Duracioacuten)
Lluvia de Disentildeo = Lluvia Maacutexima Diaria para 10 antildeos de Retorno = 427 mm
C CONVERSIOacuteN DE LA LLUVIA MAacuteXIMA DIARIA A ESCORRENTIacuteASUPERFICIAL
No toda la lluvia que cae se convierte en escorrentiacutea superficial previamente se debe descontar la laacutemina que infiltra Una manera praacutectica de llegar a la lluvia o laacutemina que produce escorrentiacutea superficial es usando el meacutetodo SCS 1956 en donde se relacionan la altura total de lluvia caiacuteda con la que realmente produce escorrentiacutea Este meacutetodo se usa en combinacioacuten con las curvas nuacutemero La mayoriacutea de los suelos del aacutembito de accioacuten del SE5A son laderas empinadas con baja capacidad de infiltracioacuten superficiales con pastos naturales muy pobres que dan escasa cobertura cuando no son suelos sometidos a cultivos anuales Se asume estas condiciones extremas a fin de lograr un dimensionamiento conservador de las acequias de infiltracioacuten CN=875 por supuesto que se pueden aplicar condiciones maacutes favorables en suelos bien manejados y con usos adecuados a su capacidad para obtener disentildeos especiacuteficos en parcelas localesEntrando en la Fig NB 14 con P == 427 mm y CN = 875 hallamos Q = 175 mm de escorrentiacuteaEsto significa que la lluvia maacutexima diaria con 10 antildeos de frecuencia produciraacute 175 mm de escorrentiacutea oacute 175 m Ha oacute 00175 m m2
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D SECCIOacuteN DE ACEQUIA STANDARD Y ESPACIAMIENTO MAacuteXIMO
Adoptando la seccioacuten trapecial mostrada en la figura con un tirante de agua de 040 metros(que es tambieacuten la altura de los tabiques) tendremos una seccioacuten hidraacuteulica de 032 m2En 100 ml de acequia seraacuten 32 m3
Aacuterea de recoleccioacuten Maacutexima por Acequia de 100 ml = 3200175 = 1829 m2 Espaciamiento Maacuteximo = (1829m2)100m = 183m
Si seleccionamos con fines praacutecticos un espaciamiento maacuteximo de 20 m el incremento de volumen en la acequia representa 003 m de elevacioacuten en el tirante de agua lo cual no tiene importancia si hemos dimensionado las acequiase con un borde libre de 010 m Tambieacuten se debe tener en cuenta la longitud de la pendiente que debe ser menor cuanto mayor es la gradiente del terreno
IV CONSTRUCCIOacuteN DE ZANJAS DE INFILTRACIOacuteN
iquestQUE MATERIALES Y HERRAMIENTAS SE NECESITAN PARA CONSTRUIR LAS ZANJAS DE INFILTRACIOacuteN Los materiales a utilizarse son los siguientes
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iquestCOMO FUNCIONA LA ZANJA DE INFILTRACIOacuteN
El agua que se acumula en la zanja se infiltra al suelo y da humedad a las plantas situadas en la parte baja de la zanja La zanja de infiltracioacuten ayuda a las plantitas a tener maacutes agua en los periacuteodos con poca lluvia dando agua y vida
iquestDOacuteNDE CONSTRUIR LAS ZANJAS DE INFILTRACIOacuteN
Es lo maacutes recomendable construir las zanjas de infiltracioacuten en TERRENOS DE PASTIZALES SOBRE TODO EN LA PARTE SUPERIOR DE TERRENOS SECOS
Ademaacutes las zanjas de infiltracioacuten funcionan mejor cuando se construyen en LAS PARTES MAacuteS INCLINADAS DEL TERRENO
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LA CONSTRUCCIOacuteN DE LAS ZANJAS DE INFILTRACIOacuteN
Para construir las zanjas de infiltracioacuten seguimos 6 pasos
PASO 1Con el nivel en ldquoArdquo marcamos las liacuteneas sin caiacuteda donde queremos construir las zanjas de infiltracioacuten
PASO 2Sobre la liacutenea sin caiacuteda se marcan las zanjas de infiltracioacuten tomando en cuenta el largo y ancho de la zanja asiacute como la distancia entre zanjasLargo de la zanja 2 metros (2 pasos)Ancho de la zanja 40 centiacutemetros (2 cuartas)Ancho del tabique 40 centiacutemetros (2 cuartas)
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PASO 3Se excava la zanja hasta una profundidad de 40 cm Luego se ensancha la parte superior para evitar que caigan las paredes (o taludes) de la zanja
PASO 4La tierra que se saca de la zanja de infiltracioacuten debe depositarse en la parte baja de la zanja formando un pequentildeo camelloacutenOJOSe debe depositar la tierra no muy cerca de la zanja sino a unos 20 centiacutemetros (1 cuarta) de distancia para que la tierra no caiga otra vez en la zanja
PASO 5
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El espacio que hay entre una y otra zanja de infiltracioacuten tambieacuten debe excavarse hasta una profundidad de 10 centiacutemetros (una tacuteajlla)
Esto es importante porque permitiraacute que el agua de una zanja llena pueda pasar a otra zanja llenando asiacute todas las zanjas por igual
PASO 6Es bueno plantar pastos sobre los camellones para que estos sean maacutes fuertes y puedan aguantar mucho tiempo
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EL MANTENIMIENTODE LAS ZANJAS DE INFILTRACIOacuteN
Con cada tormenta de lluvia las zanjas de infiltracioacuten se llenan con tierra y restos de plantas
OJOiexclCuando estaacute llena la zanja de infiltracioacuten ya no puede acumular agua El material acumulado (lama) en la zanja contiene el suelo maacutes feacutertil de tus terrenosDebemos realizar el mantenimiento de la zanja de infiltracioacuten para asegurar su buen funcionamiento La zanja se limpia sacando la lama acumulada esta se lleva nuevamente a los terrenos iexclDe esta manera se aprovecha la lama
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iexclRecuerdaSi sacas el sedimento o lama la zanja acumula maacutes agua EntoncesEl mantenimiento debe realizarse permanentemente y sobre todo cuando la zanja se haya llenado
iexclCUIDADOAmigo agricultor En lo posible tienes que evitar que los animales entren en las zanjas de infiltracioacuten porque pueden derrumbar los costados de las zanjas y comer los pastos que protegen los camellones Tuacute has invertido tiempo y trabajo en la construccioacuten de las zanjas de infiltracioacuten entonces iexclno permitas que tu trabajo sea destruido
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V BIBLIOGRAFIacuteA
Beniacutetez C Arias W y Quiroz J 1980 Manual de Conservacioacuten de Suelos y Aguas Ministerio de Agricultura y Alimentacioacuten Direccioacuten General de Aguas y Suelos Lima Peruacute
Espildora 1971 Estimacioacuten de Curvas de Intensidad - Duracioacuten - Frecuencia Mediante Coeficientes Generalizados I Coloquio Nacional Sociedad Chilena de Ingenieriacutea Hidraacuteulica Santiago Chile
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INDICE
Tema Paacutegina
Introduccioacuten y objetivoshelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 1
Generalidades y caracteriacutesticas de zanjas de infiltracioacuten y acequias de infiltracioacutenhelliphelliphelliphelliphelliphellip2-5
Metodologiacutea de disentildeo de zanjas de infiltracioacuten y canales de desviacioacuten de aguahelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip6-11
Disentildeo de canales de desviacioacutenhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 11-20
disentildeo de sistema de zanjas de infiltracioacutenhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip21-23
Recomendaciones generaleshelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 24
Ejemplo de disentildeo de acequias de desviacioacutenhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 25-31
Ejemplo de disentildeo de zanjas de infiltracioacutenhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip32-34
Construccioacuten de zanjas de infiltracioacutenhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip34-40
Bibliografiacuteahelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip41
Iacutendicehelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip42
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Caacutelculo de los componentes de la seccioacuten transversal
Los datos de entrada para el disentildeo del canal son los siguientes
AacuteREA (Ac) Aacuterea de disentildeo Se recomienda utilizar como primera iteracioacuten el aacuterea miacutenima de disentildeo (A min Ecuacioacuten Nordm 10) o una levemente superior y aumentar en cada iteracioacuten entre un 5 - 10 hasta encontrar el disentilde0 adecuado
BASE (b) Valor predefinido normalmente igual a 02 m
TALUD INFERIOR Y SUPERIOR Entieacutendase taludes la inclinacioacuten que poseen las paredes laterales del canal y las cuales se expresan en forma de proporcioacuten en donde 1 Z se representa de la siguiente manera
Importante en la determinacioacuten de los taludes del canal es que eacutestos sean adecuados para cada tipo de suelo de modo que el canal no se desmorone (Zinf - Zsup) Se debe tener cuidado de manera especial en obras de conservacioacuten desarrolladas en suelos de texturas livianas (arenosas) construyeacutendose con taludes mayores (ver recomendaciones hechas por el Ministerio de Obras Puacuteblicas para canales de drenaje o proteccioacuten de carreteras Tabla Nordm 7)
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Se debe considerar que para una misma seccioacuten transversal aqueacutella que posea el mayor radio hidraacuteulico (proporcioacuten entre el aacuterea transversal Ac y el periacutemetro mojado Fig Nordm5) es la seccioacuten capaz de trasladar el mayor caudal
Una vez calculada la altura se procede al caacutelculo de las siguientes componentes de la seccioacuten transversal del canal
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Opcionalmente para comprobar si los caacutelculos de los paraacutemetros de la seccioacuten transversal si fueron bien efectuados se recomienda calcular el aacuterea de la seccioacuten transversal con la ecuacioacuten Nordm 16 que debiera ser igual al aacuterea de disentildeo Ac
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324 CAPACIDADES DEL CANAL DISENtildeADO
Una vez disentildeada la seccioacuten transversal del canal es asignada una pendiente para el canal y se determina el coeficiente de rugosidad del canal que corresponde a las condiciones de terreno (n seguacuten Tabla Nordm8) Con estos valores se calcula la velocidad y el caudal que transportaraacute el canal por medio de las ecuaciones de Manning descritas a continuacioacuten
325 TEST DE CONTROL DE ESPECIFICACIONES TEacuteCNICAS DEL CANAL
Obtenidos los valor es del caudal y velocidad se verifica si el disentildeo del canal se encuentra realizado en concordancia con las especificaciones teacutecnicas (Seccioacuten 322) De no ser asiacute se deberaacute realizar un nuevo disentildeo (modificando la pendiente yo la seccioacuten transversal) que deberaacute someterse nuevamente a verificacioacuten Asiacute sucesivamente hasta encontrar el disentildeo adecuado
CONDICIONANTES TEacuteCNICAS De esta forma el disentildeo de un canal deberaacute cumplir con las siguientes caracteriacutesticas
bull
Aacuterea del canal sea mayor o igual que el aacuterea miacutenima (Amin Qesc Vmax en donde Qesc
escorrentiacutea criacutetica Ecuacioacuten Nordm 7 y Vmax Velocidad maacutexima permitida Tabla Nordm6)
Ac (Ecuacion Nordm16) gt= Amin (Ecuacioacuten Nordm10)
bull Escorrentiacutea criacutetica (Qesc Ecuacioacuten Nordm 7) sea menor que el caudal Qc determinado para el canal disentildeado (Ecuacioacuten Nordm 17)
Qc (Ecuacioacuten Nordm 17) gt= Qesc (Ecuacioacuten Nordm 7)
bull La velocidad del flujo del canal (Ver Ecuacioacuten Nordm 18) sea menor que la velocidad maacutexima permitida seguacuten las caracteriacutesticas del canal disentildeado (Vmax Tabla Nordm 6)
Vc (Ecuacioacuten Nordm 18) lt= Vmax (Tabla Nordm 6)
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33 DISENtildeO DE SISTEMA DE ZANJAS DE INFILTRACIOacuteN
Seguacuten Millaacuten 2000 cada zanja de infiltracioacuten debe contener la totalidad del escurrimiento superficial para una determinada precipitacioacuten de disentildeo El autor considera el caacutelculo de la precipitacioacuten efectiva (Pe) como estimador de esta escorrentiacutea Esta situacioacuten soacutelo se cumple en forma praacutectica en suelos no saturadosCalculada la precipitacioacuten efectiva (Ecuacioacuten Nordm 19 Seccioacuten nordm 331) se pueden considerar dos opciones en el disentildeo de un sistema de zanjas de infiltracioacuten
a) A partir de un aacuterea predeterminado de la seccioacuten transversal Por lo tanto definidas sus componentes (base b altura H ancho superior as talud superior e inferior Zsup y zinf
longitudes de talud superior e inferior Lsup y Linf Fig Nordm5) y largo de una zanja se determina el distanciamiento entre ellas
b) A partir de un distanciamiento entre zanjas predeterminado (asociado por ejemplo a un esquema de plantacioacuten) se determina el aacuterea de la seccioacuten transversal y posteriormente se calculan sus componentes (base b altura H ancho superior as talud superior e inferior Zsup y
Zinf longitudes de talud superior e inferior Lsup y Linf Fig Nordm5)
331 CAacuteLCULO DE PRECIPITACIOacuteN EFECTIVA
Antes es necesario especificar el concepto precipitacioacuten efectiva P e Baacutesicamente es la diferencia entre la lluvia caiacuteda y el agua infiltrada Es decir el agua escurrida en un sistema de zanja corresponderaacute a la escorrentiacutea proveniente del aacuterea impluvio de la zanja (Fig Nordm5)Para el caacutelculo de la precipitacioacuten efectiva se requieren del siguiente procedimiento
Maacutexima precipitacioacuten en una hora con un periacuteodo de retorno de 10 antildeos valor calculado del anaacutelisis de las precipitaciones descritas en la Seccioacuten Nordm 31
Obtencioacuten del coeficiente de escorrentiacutea a partir de las caracteriacutesticas de terreno (Tabla Nordm 4)
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332 CAacuteLCULO DEL DISTANCIAMIENTO ENTRE ZANJAS A PARTIR DE UNA SUPERFICIE DE LA SECCIOacuteN TRANSVERSAL PREDETERMINADA
Como valores de entrada se necesitan precipitacioacuten efectiva (P e) y dimensiones de la zanja (largo superficie de seccioacuten transversal por lo tanto todos los componentes de la seccioacuten transversal es decir base altura ancho superior taludes inferior y superior) Para este anaacutelisis seraacute considerado sistema de zanja distribuido en tres tresbolillo como el descrito a continuacioacuten
Caacutelculo del distanciamiento entre zanjas
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333 CAacuteLCULO SUPERFICIE SECCIOacuteN TRANSVERSAL DE LA ZANJA A PARTIR DE DISTANCIAMIENTO PREDETERMINADO ENTRE ZANJAS
En este segundo caso se busca obtener las dimensiones de la zanja que sea capaz de retener la escorrentiacutea que recibiraacute del aacuterea de impluvio resultante del distanciamiento predeterminado (Fig Nordm 5)Como el valor es de entrada para el caacutelculo del aacuterea de la seccioacuten transversal se necesita la precipitacioacuten efectiva (P e) y distanciamiento entre zanja (D Fig Nordm7)
Una vez conocida la superficie de la seccioacuten transversal se calculan sus paraacutemetros teniendo en consideracioacuten como valor es de referencia las recomendaciones sobre taludes (Tabla Nordm 7) y adecuaacutendose a las restricciones legales
34 DISENtildeO DE LA SECCIOacuteN TRANSVERSAL DE LA ZANJA DE INFILTRACIOacuteN
A partir del aacuterea de la seccioacuten transversal de la zanja (ecuacioacuten Nordm 9) se procede a su disentildeo que requiere como valores de entrada base (b) taludes (Zinf y Zsup) datos asignados en forma arbitraria extraiacutedos de la experiencia en ter reno Con esta informacioacuten se determinan los demaacutes componentes de la seccioacuten transversal mediante las siguientes ecuaciones
Altura seccioacuten transversal H (Ecuacioacuten Nordm 11)
Ancho superior seccioacuten transversal as (Ecuacioacuten Nordm 12)
Longitud del talud inferior Linf (Ecuacioacuten Nordm 13)
Longitud del talud superior Lsup (Ecuacioacuten Nordm 14)
Obtenidos los resultados anteriores se podraacute construir la matriz de la zanja que maacutes tarde podraacute ser ejecutada en terreno
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35 RECOMENDACIONES GENERALES
En el disentildeo de canales y zanjas es recomendable sobredimensionar la capacidad de estas obras de evacuacioacuten e infiltracioacuten respectivamente teniendo presente que el disentildeo no considera mayor mente suelos saturados y guardando el debido equilibrio entre beneficio y costo
En consideracioacuten a los diferentes tipos de suelos que podemos encontrar es recomendable tener este factor en cuenta a la hora de determinar los taludes ya que una mala determinacioacuten de eacutestos tendriacutea como consecuencia el socavamiento de sus paredes laterales
Debido a los accidentes topograacuteficos del microrelieve la distribucioacuten espacial de las obras en terreno se ve en la praacutectica alterada seriamente Per o a pesar de estas dificultades debiera siempre propenderse a conformar unidades sistematizadas lo maacutes homogeacutenea posible de acuerdo al disentildeo original (zanjas Fig Nordm 7 canales Fig Nordm 3) Entieacutendase como unidad sistematizada la conformada por una aacuterea de captacioacuten de aguas lluvias (aacuterea de impluvio) y un aacuterea de recepcioacuten correspondiente a la obra misma
El correcto funcionamiento y mantenimiento de cada obra de conservacioacuten estaraacuten directamente relacionados con su vida uacutetil ya que procesos como la sedimentacioacuten reducen su capacidad de evacuar o retener escorrentiacutea superficial seguacuten sea el caso disminuyendo por ende el periacuteodo de retorno para el cual fueron construidas
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36 EJEMPLOS APLICACIOacuteN
361 Disentildeo de acequias de desviacioacuten
Se desea defender un tramo de carretera contra la escorrentiacutea superficial que produce una zona de ladera mediante un canal de desviacioacuten revestido de acuerdo con los datos de la siguiente figura La zona del proyecto se encuentra a 2700 msnm en la carretera de Cajamarca - Cumbe Mayo
Tabla A
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Tabla B
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Tabla c
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1 Descarga maacutexima de disentildeoCalcularemos para cada tramo de la figura
ordm Primer tramo (400 m) Bosque 15 pendiente longitud 400 m A = 8 Ha
calculloo de tiempo de concentracion TcTc = Tc1 + Tc2 = (Longitud del tramo)(velocidad ponderada + longitud del tramo)(velocidad maxima erosiva) las velocidades se estiman apartir de la Tabla ATc = 400(1460) + 400(1560) = 92 min
Con este valor se va a la Tabla B para estimar el valor de la intensidad maacutexima con una frecuencia de 10 antildeos
Imax = 70 mmh
El coeficiente de escorrentiacutea (C) se estima a partir de la Tabla C C 1deg tramo= C1 + C2 + C2 = 30 + 20+ 10 +15 = 75
Descarga maacutexima de disentildeo primer tramoQtramo1 = CIA360 = 075708360 = 117 m3s
ordm Segundo tramo (300 m) cultivo en limpio 15 pendiente longitud 400 m A = 4Ha + 2Ha = 6 Ha
calculo de tiempo de concentracion TcTc = Tc2 + Tc2-3 = (Longitud del tramo)(velocidad ponderada + longitud del tramo)(velocidad maxima erosiva) las velocidades se estiman apartir de la Tabla ATc = 92 + 300(1560) = 125 min
Con este valor se va a la Tabla B para estimar el valor de la intensidad maacutexima con una frecuencia de 10 antildeos
Imax = 625 mmh
El coeficiente de escorrentiacutea (C) se estima a partir de la Tabla CPasto natural 4Ha 20 de pendiente C = 30 + 20 + 10 + 15 = 75 entonces 754=300
Cultivo en limpio 2Ha 10 de pendiente C = 20 + 10 + 15 + 10 = 55 entonces 552=110
C2deg tramo = (300 + 110)6 = 68
C promedio tramo 1deg y 2deg = (758 + 686)14 = 72
Descarga maacutexima de disentildeo primer tramo A=8+6=14 HaQtramo2 = CIA360 = 072625360 = 175 m3s
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362 Disentildeo de zanjas de infiltracioacutenA) REGISTROS PLUVIOMETRICOS
Del anaacutelisis de precipitaciones de la Estacioacuten Weberbauer situada a 2536 msnm en la frontera centro oriental del aacutembito del SESA - Cajamarca se tienen los siguientes registros de lluvia maacutexima diarias
B ANAacuteLISIS DE FRECUENCIAS Y PERIODOS DE RETORNO
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Disentildeo de zanjas de infiltracioacuten y acequias de desviacioacuten
Los datos de la columna (d) son graficados en papel de probabilidades Gumbel o se encuentra la distribucioacuten Lluvia Maacutexima Diaria Vs Tr en forma analiacutetica (ver Praacutectica coacutedigo H-2 Anaacutelisis de Tormenta Curvas Intensidad-Frecuencia-Duracioacuten)
Lluvia de Disentildeo = Lluvia Maacutexima Diaria para 10 antildeos de Retorno = 427 mm
C CONVERSIOacuteN DE LA LLUVIA MAacuteXIMA DIARIA A ESCORRENTIacuteASUPERFICIAL
No toda la lluvia que cae se convierte en escorrentiacutea superficial previamente se debe descontar la laacutemina que infiltra Una manera praacutectica de llegar a la lluvia o laacutemina que produce escorrentiacutea superficial es usando el meacutetodo SCS 1956 en donde se relacionan la altura total de lluvia caiacuteda con la que realmente produce escorrentiacutea Este meacutetodo se usa en combinacioacuten con las curvas nuacutemero La mayoriacutea de los suelos del aacutembito de accioacuten del SE5A son laderas empinadas con baja capacidad de infiltracioacuten superficiales con pastos naturales muy pobres que dan escasa cobertura cuando no son suelos sometidos a cultivos anuales Se asume estas condiciones extremas a fin de lograr un dimensionamiento conservador de las acequias de infiltracioacuten CN=875 por supuesto que se pueden aplicar condiciones maacutes favorables en suelos bien manejados y con usos adecuados a su capacidad para obtener disentildeos especiacuteficos en parcelas localesEntrando en la Fig NB 14 con P == 427 mm y CN = 875 hallamos Q = 175 mm de escorrentiacuteaEsto significa que la lluvia maacutexima diaria con 10 antildeos de frecuencia produciraacute 175 mm de escorrentiacutea oacute 175 m Ha oacute 00175 m m2
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D SECCIOacuteN DE ACEQUIA STANDARD Y ESPACIAMIENTO MAacuteXIMO
Adoptando la seccioacuten trapecial mostrada en la figura con un tirante de agua de 040 metros(que es tambieacuten la altura de los tabiques) tendremos una seccioacuten hidraacuteulica de 032 m2En 100 ml de acequia seraacuten 32 m3
Aacuterea de recoleccioacuten Maacutexima por Acequia de 100 ml = 3200175 = 1829 m2 Espaciamiento Maacuteximo = (1829m2)100m = 183m
Si seleccionamos con fines praacutecticos un espaciamiento maacuteximo de 20 m el incremento de volumen en la acequia representa 003 m de elevacioacuten en el tirante de agua lo cual no tiene importancia si hemos dimensionado las acequiase con un borde libre de 010 m Tambieacuten se debe tener en cuenta la longitud de la pendiente que debe ser menor cuanto mayor es la gradiente del terreno
IV CONSTRUCCIOacuteN DE ZANJAS DE INFILTRACIOacuteN
iquestQUE MATERIALES Y HERRAMIENTAS SE NECESITAN PARA CONSTRUIR LAS ZANJAS DE INFILTRACIOacuteN Los materiales a utilizarse son los siguientes
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iquestCOMO FUNCIONA LA ZANJA DE INFILTRACIOacuteN
El agua que se acumula en la zanja se infiltra al suelo y da humedad a las plantas situadas en la parte baja de la zanja La zanja de infiltracioacuten ayuda a las plantitas a tener maacutes agua en los periacuteodos con poca lluvia dando agua y vida
iquestDOacuteNDE CONSTRUIR LAS ZANJAS DE INFILTRACIOacuteN
Es lo maacutes recomendable construir las zanjas de infiltracioacuten en TERRENOS DE PASTIZALES SOBRE TODO EN LA PARTE SUPERIOR DE TERRENOS SECOS
Ademaacutes las zanjas de infiltracioacuten funcionan mejor cuando se construyen en LAS PARTES MAacuteS INCLINADAS DEL TERRENO
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LA CONSTRUCCIOacuteN DE LAS ZANJAS DE INFILTRACIOacuteN
Para construir las zanjas de infiltracioacuten seguimos 6 pasos
PASO 1Con el nivel en ldquoArdquo marcamos las liacuteneas sin caiacuteda donde queremos construir las zanjas de infiltracioacuten
PASO 2Sobre la liacutenea sin caiacuteda se marcan las zanjas de infiltracioacuten tomando en cuenta el largo y ancho de la zanja asiacute como la distancia entre zanjasLargo de la zanja 2 metros (2 pasos)Ancho de la zanja 40 centiacutemetros (2 cuartas)Ancho del tabique 40 centiacutemetros (2 cuartas)
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PASO 3Se excava la zanja hasta una profundidad de 40 cm Luego se ensancha la parte superior para evitar que caigan las paredes (o taludes) de la zanja
PASO 4La tierra que se saca de la zanja de infiltracioacuten debe depositarse en la parte baja de la zanja formando un pequentildeo camelloacutenOJOSe debe depositar la tierra no muy cerca de la zanja sino a unos 20 centiacutemetros (1 cuarta) de distancia para que la tierra no caiga otra vez en la zanja
PASO 5
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El espacio que hay entre una y otra zanja de infiltracioacuten tambieacuten debe excavarse hasta una profundidad de 10 centiacutemetros (una tacuteajlla)
Esto es importante porque permitiraacute que el agua de una zanja llena pueda pasar a otra zanja llenando asiacute todas las zanjas por igual
PASO 6Es bueno plantar pastos sobre los camellones para que estos sean maacutes fuertes y puedan aguantar mucho tiempo
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EL MANTENIMIENTODE LAS ZANJAS DE INFILTRACIOacuteN
Con cada tormenta de lluvia las zanjas de infiltracioacuten se llenan con tierra y restos de plantas
OJOiexclCuando estaacute llena la zanja de infiltracioacuten ya no puede acumular agua El material acumulado (lama) en la zanja contiene el suelo maacutes feacutertil de tus terrenosDebemos realizar el mantenimiento de la zanja de infiltracioacuten para asegurar su buen funcionamiento La zanja se limpia sacando la lama acumulada esta se lleva nuevamente a los terrenos iexclDe esta manera se aprovecha la lama
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iexclRecuerdaSi sacas el sedimento o lama la zanja acumula maacutes agua EntoncesEl mantenimiento debe realizarse permanentemente y sobre todo cuando la zanja se haya llenado
iexclCUIDADOAmigo agricultor En lo posible tienes que evitar que los animales entren en las zanjas de infiltracioacuten porque pueden derrumbar los costados de las zanjas y comer los pastos que protegen los camellones Tuacute has invertido tiempo y trabajo en la construccioacuten de las zanjas de infiltracioacuten entonces iexclno permitas que tu trabajo sea destruido
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V BIBLIOGRAFIacuteA
Beniacutetez C Arias W y Quiroz J 1980 Manual de Conservacioacuten de Suelos y Aguas Ministerio de Agricultura y Alimentacioacuten Direccioacuten General de Aguas y Suelos Lima Peruacute
Espildora 1971 Estimacioacuten de Curvas de Intensidad - Duracioacuten - Frecuencia Mediante Coeficientes Generalizados I Coloquio Nacional Sociedad Chilena de Ingenieriacutea Hidraacuteulica Santiago Chile
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Millan J Manzanares P Garciacutea J Real P 2000 Estudio Baacutesico Manejo Restauracioacuten de Suelos y Control de Erosioacuten Cuenca Estero Nilahue VI Regioacuten Univ de Concepcioacuten
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Disentildeo de zanjas de infiltracioacuten y acequias de desviacioacuten
INDICE
Tema Paacutegina
Introduccioacuten y objetivoshelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 1
Generalidades y caracteriacutesticas de zanjas de infiltracioacuten y acequias de infiltracioacutenhelliphelliphelliphelliphelliphellip2-5
Metodologiacutea de disentildeo de zanjas de infiltracioacuten y canales de desviacioacuten de aguahelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip6-11
Disentildeo de canales de desviacioacutenhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 11-20
disentildeo de sistema de zanjas de infiltracioacutenhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip21-23
Recomendaciones generaleshelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 24
Ejemplo de disentildeo de acequias de desviacioacutenhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 25-31
Ejemplo de disentildeo de zanjas de infiltracioacutenhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip32-34
Construccioacuten de zanjas de infiltracioacutenhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip34-40
Bibliografiacuteahelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip41
Iacutendicehelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip42
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Se debe considerar que para una misma seccioacuten transversal aqueacutella que posea el mayor radio hidraacuteulico (proporcioacuten entre el aacuterea transversal Ac y el periacutemetro mojado Fig Nordm5) es la seccioacuten capaz de trasladar el mayor caudal
Una vez calculada la altura se procede al caacutelculo de las siguientes componentes de la seccioacuten transversal del canal
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Opcionalmente para comprobar si los caacutelculos de los paraacutemetros de la seccioacuten transversal si fueron bien efectuados se recomienda calcular el aacuterea de la seccioacuten transversal con la ecuacioacuten Nordm 16 que debiera ser igual al aacuterea de disentildeo Ac
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Disentildeo de zanjas de infiltracioacuten y acequias de desviacioacuten
324 CAPACIDADES DEL CANAL DISENtildeADO
Una vez disentildeada la seccioacuten transversal del canal es asignada una pendiente para el canal y se determina el coeficiente de rugosidad del canal que corresponde a las condiciones de terreno (n seguacuten Tabla Nordm8) Con estos valores se calcula la velocidad y el caudal que transportaraacute el canal por medio de las ecuaciones de Manning descritas a continuacioacuten
325 TEST DE CONTROL DE ESPECIFICACIONES TEacuteCNICAS DEL CANAL
Obtenidos los valor es del caudal y velocidad se verifica si el disentildeo del canal se encuentra realizado en concordancia con las especificaciones teacutecnicas (Seccioacuten 322) De no ser asiacute se deberaacute realizar un nuevo disentildeo (modificando la pendiente yo la seccioacuten transversal) que deberaacute someterse nuevamente a verificacioacuten Asiacute sucesivamente hasta encontrar el disentildeo adecuado
CONDICIONANTES TEacuteCNICAS De esta forma el disentildeo de un canal deberaacute cumplir con las siguientes caracteriacutesticas
bull
Aacuterea del canal sea mayor o igual que el aacuterea miacutenima (Amin Qesc Vmax en donde Qesc
escorrentiacutea criacutetica Ecuacioacuten Nordm 7 y Vmax Velocidad maacutexima permitida Tabla Nordm6)
Ac (Ecuacion Nordm16) gt= Amin (Ecuacioacuten Nordm10)
bull Escorrentiacutea criacutetica (Qesc Ecuacioacuten Nordm 7) sea menor que el caudal Qc determinado para el canal disentildeado (Ecuacioacuten Nordm 17)
Qc (Ecuacioacuten Nordm 17) gt= Qesc (Ecuacioacuten Nordm 7)
bull La velocidad del flujo del canal (Ver Ecuacioacuten Nordm 18) sea menor que la velocidad maacutexima permitida seguacuten las caracteriacutesticas del canal disentildeado (Vmax Tabla Nordm 6)
Vc (Ecuacioacuten Nordm 18) lt= Vmax (Tabla Nordm 6)
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33 DISENtildeO DE SISTEMA DE ZANJAS DE INFILTRACIOacuteN
Seguacuten Millaacuten 2000 cada zanja de infiltracioacuten debe contener la totalidad del escurrimiento superficial para una determinada precipitacioacuten de disentildeo El autor considera el caacutelculo de la precipitacioacuten efectiva (Pe) como estimador de esta escorrentiacutea Esta situacioacuten soacutelo se cumple en forma praacutectica en suelos no saturadosCalculada la precipitacioacuten efectiva (Ecuacioacuten Nordm 19 Seccioacuten nordm 331) se pueden considerar dos opciones en el disentildeo de un sistema de zanjas de infiltracioacuten
a) A partir de un aacuterea predeterminado de la seccioacuten transversal Por lo tanto definidas sus componentes (base b altura H ancho superior as talud superior e inferior Zsup y zinf
longitudes de talud superior e inferior Lsup y Linf Fig Nordm5) y largo de una zanja se determina el distanciamiento entre ellas
b) A partir de un distanciamiento entre zanjas predeterminado (asociado por ejemplo a un esquema de plantacioacuten) se determina el aacuterea de la seccioacuten transversal y posteriormente se calculan sus componentes (base b altura H ancho superior as talud superior e inferior Zsup y
Zinf longitudes de talud superior e inferior Lsup y Linf Fig Nordm5)
331 CAacuteLCULO DE PRECIPITACIOacuteN EFECTIVA
Antes es necesario especificar el concepto precipitacioacuten efectiva P e Baacutesicamente es la diferencia entre la lluvia caiacuteda y el agua infiltrada Es decir el agua escurrida en un sistema de zanja corresponderaacute a la escorrentiacutea proveniente del aacuterea impluvio de la zanja (Fig Nordm5)Para el caacutelculo de la precipitacioacuten efectiva se requieren del siguiente procedimiento
Maacutexima precipitacioacuten en una hora con un periacuteodo de retorno de 10 antildeos valor calculado del anaacutelisis de las precipitaciones descritas en la Seccioacuten Nordm 31
Obtencioacuten del coeficiente de escorrentiacutea a partir de las caracteriacutesticas de terreno (Tabla Nordm 4)
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332 CAacuteLCULO DEL DISTANCIAMIENTO ENTRE ZANJAS A PARTIR DE UNA SUPERFICIE DE LA SECCIOacuteN TRANSVERSAL PREDETERMINADA
Como valores de entrada se necesitan precipitacioacuten efectiva (P e) y dimensiones de la zanja (largo superficie de seccioacuten transversal por lo tanto todos los componentes de la seccioacuten transversal es decir base altura ancho superior taludes inferior y superior) Para este anaacutelisis seraacute considerado sistema de zanja distribuido en tres tresbolillo como el descrito a continuacioacuten
Caacutelculo del distanciamiento entre zanjas
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333 CAacuteLCULO SUPERFICIE SECCIOacuteN TRANSVERSAL DE LA ZANJA A PARTIR DE DISTANCIAMIENTO PREDETERMINADO ENTRE ZANJAS
En este segundo caso se busca obtener las dimensiones de la zanja que sea capaz de retener la escorrentiacutea que recibiraacute del aacuterea de impluvio resultante del distanciamiento predeterminado (Fig Nordm 5)Como el valor es de entrada para el caacutelculo del aacuterea de la seccioacuten transversal se necesita la precipitacioacuten efectiva (P e) y distanciamiento entre zanja (D Fig Nordm7)
Una vez conocida la superficie de la seccioacuten transversal se calculan sus paraacutemetros teniendo en consideracioacuten como valor es de referencia las recomendaciones sobre taludes (Tabla Nordm 7) y adecuaacutendose a las restricciones legales
34 DISENtildeO DE LA SECCIOacuteN TRANSVERSAL DE LA ZANJA DE INFILTRACIOacuteN
A partir del aacuterea de la seccioacuten transversal de la zanja (ecuacioacuten Nordm 9) se procede a su disentildeo que requiere como valores de entrada base (b) taludes (Zinf y Zsup) datos asignados en forma arbitraria extraiacutedos de la experiencia en ter reno Con esta informacioacuten se determinan los demaacutes componentes de la seccioacuten transversal mediante las siguientes ecuaciones
Altura seccioacuten transversal H (Ecuacioacuten Nordm 11)
Ancho superior seccioacuten transversal as (Ecuacioacuten Nordm 12)
Longitud del talud inferior Linf (Ecuacioacuten Nordm 13)
Longitud del talud superior Lsup (Ecuacioacuten Nordm 14)
Obtenidos los resultados anteriores se podraacute construir la matriz de la zanja que maacutes tarde podraacute ser ejecutada en terreno
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35 RECOMENDACIONES GENERALES
En el disentildeo de canales y zanjas es recomendable sobredimensionar la capacidad de estas obras de evacuacioacuten e infiltracioacuten respectivamente teniendo presente que el disentildeo no considera mayor mente suelos saturados y guardando el debido equilibrio entre beneficio y costo
En consideracioacuten a los diferentes tipos de suelos que podemos encontrar es recomendable tener este factor en cuenta a la hora de determinar los taludes ya que una mala determinacioacuten de eacutestos tendriacutea como consecuencia el socavamiento de sus paredes laterales
Debido a los accidentes topograacuteficos del microrelieve la distribucioacuten espacial de las obras en terreno se ve en la praacutectica alterada seriamente Per o a pesar de estas dificultades debiera siempre propenderse a conformar unidades sistematizadas lo maacutes homogeacutenea posible de acuerdo al disentildeo original (zanjas Fig Nordm 7 canales Fig Nordm 3) Entieacutendase como unidad sistematizada la conformada por una aacuterea de captacioacuten de aguas lluvias (aacuterea de impluvio) y un aacuterea de recepcioacuten correspondiente a la obra misma
El correcto funcionamiento y mantenimiento de cada obra de conservacioacuten estaraacuten directamente relacionados con su vida uacutetil ya que procesos como la sedimentacioacuten reducen su capacidad de evacuar o retener escorrentiacutea superficial seguacuten sea el caso disminuyendo por ende el periacuteodo de retorno para el cual fueron construidas
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36 EJEMPLOS APLICACIOacuteN
361 Disentildeo de acequias de desviacioacuten
Se desea defender un tramo de carretera contra la escorrentiacutea superficial que produce una zona de ladera mediante un canal de desviacioacuten revestido de acuerdo con los datos de la siguiente figura La zona del proyecto se encuentra a 2700 msnm en la carretera de Cajamarca - Cumbe Mayo
Tabla A
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Tabla B
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1 Descarga maacutexima de disentildeoCalcularemos para cada tramo de la figura
ordm Primer tramo (400 m) Bosque 15 pendiente longitud 400 m A = 8 Ha
calculloo de tiempo de concentracion TcTc = Tc1 + Tc2 = (Longitud del tramo)(velocidad ponderada + longitud del tramo)(velocidad maxima erosiva) las velocidades se estiman apartir de la Tabla ATc = 400(1460) + 400(1560) = 92 min
Con este valor se va a la Tabla B para estimar el valor de la intensidad maacutexima con una frecuencia de 10 antildeos
Imax = 70 mmh
El coeficiente de escorrentiacutea (C) se estima a partir de la Tabla C C 1deg tramo= C1 + C2 + C2 = 30 + 20+ 10 +15 = 75
Descarga maacutexima de disentildeo primer tramoQtramo1 = CIA360 = 075708360 = 117 m3s
ordm Segundo tramo (300 m) cultivo en limpio 15 pendiente longitud 400 m A = 4Ha + 2Ha = 6 Ha
calculo de tiempo de concentracion TcTc = Tc2 + Tc2-3 = (Longitud del tramo)(velocidad ponderada + longitud del tramo)(velocidad maxima erosiva) las velocidades se estiman apartir de la Tabla ATc = 92 + 300(1560) = 125 min
Con este valor se va a la Tabla B para estimar el valor de la intensidad maacutexima con una frecuencia de 10 antildeos
Imax = 625 mmh
El coeficiente de escorrentiacutea (C) se estima a partir de la Tabla CPasto natural 4Ha 20 de pendiente C = 30 + 20 + 10 + 15 = 75 entonces 754=300
Cultivo en limpio 2Ha 10 de pendiente C = 20 + 10 + 15 + 10 = 55 entonces 552=110
C2deg tramo = (300 + 110)6 = 68
C promedio tramo 1deg y 2deg = (758 + 686)14 = 72
Descarga maacutexima de disentildeo primer tramo A=8+6=14 HaQtramo2 = CIA360 = 072625360 = 175 m3s
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362 Disentildeo de zanjas de infiltracioacutenA) REGISTROS PLUVIOMETRICOS
Del anaacutelisis de precipitaciones de la Estacioacuten Weberbauer situada a 2536 msnm en la frontera centro oriental del aacutembito del SESA - Cajamarca se tienen los siguientes registros de lluvia maacutexima diarias
B ANAacuteLISIS DE FRECUENCIAS Y PERIODOS DE RETORNO
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Los datos de la columna (d) son graficados en papel de probabilidades Gumbel o se encuentra la distribucioacuten Lluvia Maacutexima Diaria Vs Tr en forma analiacutetica (ver Praacutectica coacutedigo H-2 Anaacutelisis de Tormenta Curvas Intensidad-Frecuencia-Duracioacuten)
Lluvia de Disentildeo = Lluvia Maacutexima Diaria para 10 antildeos de Retorno = 427 mm
C CONVERSIOacuteN DE LA LLUVIA MAacuteXIMA DIARIA A ESCORRENTIacuteASUPERFICIAL
No toda la lluvia que cae se convierte en escorrentiacutea superficial previamente se debe descontar la laacutemina que infiltra Una manera praacutectica de llegar a la lluvia o laacutemina que produce escorrentiacutea superficial es usando el meacutetodo SCS 1956 en donde se relacionan la altura total de lluvia caiacuteda con la que realmente produce escorrentiacutea Este meacutetodo se usa en combinacioacuten con las curvas nuacutemero La mayoriacutea de los suelos del aacutembito de accioacuten del SE5A son laderas empinadas con baja capacidad de infiltracioacuten superficiales con pastos naturales muy pobres que dan escasa cobertura cuando no son suelos sometidos a cultivos anuales Se asume estas condiciones extremas a fin de lograr un dimensionamiento conservador de las acequias de infiltracioacuten CN=875 por supuesto que se pueden aplicar condiciones maacutes favorables en suelos bien manejados y con usos adecuados a su capacidad para obtener disentildeos especiacuteficos en parcelas localesEntrando en la Fig NB 14 con P == 427 mm y CN = 875 hallamos Q = 175 mm de escorrentiacuteaEsto significa que la lluvia maacutexima diaria con 10 antildeos de frecuencia produciraacute 175 mm de escorrentiacutea oacute 175 m Ha oacute 00175 m m2
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Disentildeo de zanjas de infiltracioacuten y acequias de desviacioacuten
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Disentildeo de zanjas de infiltracioacuten y acequias de desviacioacuten
D SECCIOacuteN DE ACEQUIA STANDARD Y ESPACIAMIENTO MAacuteXIMO
Adoptando la seccioacuten trapecial mostrada en la figura con un tirante de agua de 040 metros(que es tambieacuten la altura de los tabiques) tendremos una seccioacuten hidraacuteulica de 032 m2En 100 ml de acequia seraacuten 32 m3
Aacuterea de recoleccioacuten Maacutexima por Acequia de 100 ml = 3200175 = 1829 m2 Espaciamiento Maacuteximo = (1829m2)100m = 183m
Si seleccionamos con fines praacutecticos un espaciamiento maacuteximo de 20 m el incremento de volumen en la acequia representa 003 m de elevacioacuten en el tirante de agua lo cual no tiene importancia si hemos dimensionado las acequiase con un borde libre de 010 m Tambieacuten se debe tener en cuenta la longitud de la pendiente que debe ser menor cuanto mayor es la gradiente del terreno
IV CONSTRUCCIOacuteN DE ZANJAS DE INFILTRACIOacuteN
iquestQUE MATERIALES Y HERRAMIENTAS SE NECESITAN PARA CONSTRUIR LAS ZANJAS DE INFILTRACIOacuteN Los materiales a utilizarse son los siguientes
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Disentildeo de zanjas de infiltracioacuten y acequias de desviacioacuten
iquestCOMO FUNCIONA LA ZANJA DE INFILTRACIOacuteN
El agua que se acumula en la zanja se infiltra al suelo y da humedad a las plantas situadas en la parte baja de la zanja La zanja de infiltracioacuten ayuda a las plantitas a tener maacutes agua en los periacuteodos con poca lluvia dando agua y vida
iquestDOacuteNDE CONSTRUIR LAS ZANJAS DE INFILTRACIOacuteN
Es lo maacutes recomendable construir las zanjas de infiltracioacuten en TERRENOS DE PASTIZALES SOBRE TODO EN LA PARTE SUPERIOR DE TERRENOS SECOS
Ademaacutes las zanjas de infiltracioacuten funcionan mejor cuando se construyen en LAS PARTES MAacuteS INCLINADAS DEL TERRENO
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Disentildeo de zanjas de infiltracioacuten y acequias de desviacioacuten
LA CONSTRUCCIOacuteN DE LAS ZANJAS DE INFILTRACIOacuteN
Para construir las zanjas de infiltracioacuten seguimos 6 pasos
PASO 1Con el nivel en ldquoArdquo marcamos las liacuteneas sin caiacuteda donde queremos construir las zanjas de infiltracioacuten
PASO 2Sobre la liacutenea sin caiacuteda se marcan las zanjas de infiltracioacuten tomando en cuenta el largo y ancho de la zanja asiacute como la distancia entre zanjasLargo de la zanja 2 metros (2 pasos)Ancho de la zanja 40 centiacutemetros (2 cuartas)Ancho del tabique 40 centiacutemetros (2 cuartas)
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Disentildeo de zanjas de infiltracioacuten y acequias de desviacioacuten
PASO 3Se excava la zanja hasta una profundidad de 40 cm Luego se ensancha la parte superior para evitar que caigan las paredes (o taludes) de la zanja
PASO 4La tierra que se saca de la zanja de infiltracioacuten debe depositarse en la parte baja de la zanja formando un pequentildeo camelloacutenOJOSe debe depositar la tierra no muy cerca de la zanja sino a unos 20 centiacutemetros (1 cuarta) de distancia para que la tierra no caiga otra vez en la zanja
PASO 5
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Disentildeo de zanjas de infiltracioacuten y acequias de desviacioacuten
El espacio que hay entre una y otra zanja de infiltracioacuten tambieacuten debe excavarse hasta una profundidad de 10 centiacutemetros (una tacuteajlla)
Esto es importante porque permitiraacute que el agua de una zanja llena pueda pasar a otra zanja llenando asiacute todas las zanjas por igual
PASO 6Es bueno plantar pastos sobre los camellones para que estos sean maacutes fuertes y puedan aguantar mucho tiempo
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EL MANTENIMIENTODE LAS ZANJAS DE INFILTRACIOacuteN
Con cada tormenta de lluvia las zanjas de infiltracioacuten se llenan con tierra y restos de plantas
OJOiexclCuando estaacute llena la zanja de infiltracioacuten ya no puede acumular agua El material acumulado (lama) en la zanja contiene el suelo maacutes feacutertil de tus terrenosDebemos realizar el mantenimiento de la zanja de infiltracioacuten para asegurar su buen funcionamiento La zanja se limpia sacando la lama acumulada esta se lleva nuevamente a los terrenos iexclDe esta manera se aprovecha la lama
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Disentildeo de zanjas de infiltracioacuten y acequias de desviacioacuten
iexclRecuerdaSi sacas el sedimento o lama la zanja acumula maacutes agua EntoncesEl mantenimiento debe realizarse permanentemente y sobre todo cuando la zanja se haya llenado
iexclCUIDADOAmigo agricultor En lo posible tienes que evitar que los animales entren en las zanjas de infiltracioacuten porque pueden derrumbar los costados de las zanjas y comer los pastos que protegen los camellones Tuacute has invertido tiempo y trabajo en la construccioacuten de las zanjas de infiltracioacuten entonces iexclno permitas que tu trabajo sea destruido
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Disentildeo de zanjas de infiltracioacuten y acequias de desviacioacuten
V BIBLIOGRAFIacuteA
Beniacutetez C Arias W y Quiroz J 1980 Manual de Conservacioacuten de Suelos y Aguas Ministerio de Agricultura y Alimentacioacuten Direccioacuten General de Aguas y Suelos Lima Peruacute
Espildora 1971 Estimacioacuten de Curvas de Intensidad - Duracioacuten - Frecuencia Mediante Coeficientes Generalizados I Coloquio Nacional Sociedad Chilena de Ingenieriacutea Hidraacuteulica Santiago Chile
httpwwwiniaclmediosbibliotecaserieactasNR28871pdf
httpwwwoasificationcomarchivosManual20de20Maucopdf
httpwwwbvcooperacionpebibliotecabitstream12345678936276BVCI0002415_2pdf
httpwwwinfoandinaorgsitesdefaultfilesrecursosTomo1020Practicas20Mecanico20Estructuralespdf
Francke S Vargas R Williams E Pinto M y Barriacutea B 1999 Recuperacioacuten de Suelos Degradados en el Marco de la Nueva Ley de Fomento Forestal Corporacioacuten Nacional Forestal Santiago
Navarro G Lemus M Vaacutesquez R y Bravo R 2000 Restauracioacuten Hidroloacutegica de la Cuenca Poniente del Poblado de Sierras de Bellavista Corporacioacuten Nacional Forestal
Martiacutenez de Azagra A 1996 Disentildeo de Sistemas de Recoleccioacuten de Agua para la Repoblacioacuten Forestal Ediciones Mundi - Prensa Madrid
Millan J Manzanares P Garciacutea J Real P 2000 Estudio Baacutesico Manejo Restauracioacuten de Suelos y Control de Erosioacuten Cuenca Estero Nilahue VI Regioacuten Univ de Concepcioacuten
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Disentildeo de zanjas de infiltracioacuten y acequias de desviacioacuten
INDICE
Tema Paacutegina
Introduccioacuten y objetivoshelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 1
Generalidades y caracteriacutesticas de zanjas de infiltracioacuten y acequias de infiltracioacutenhelliphelliphelliphelliphelliphellip2-5
Metodologiacutea de disentildeo de zanjas de infiltracioacuten y canales de desviacioacuten de aguahelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip6-11
Disentildeo de canales de desviacioacutenhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 11-20
disentildeo de sistema de zanjas de infiltracioacutenhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip21-23
Recomendaciones generaleshelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 24
Ejemplo de disentildeo de acequias de desviacioacutenhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 25-31
Ejemplo de disentildeo de zanjas de infiltracioacutenhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip32-34
Construccioacuten de zanjas de infiltracioacutenhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip34-40
Bibliografiacuteahelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip41
Iacutendicehelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip42
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Disentildeo de zanjas de infiltracioacuten y acequias de desviacioacuten
Opcionalmente para comprobar si los caacutelculos de los paraacutemetros de la seccioacuten transversal si fueron bien efectuados se recomienda calcular el aacuterea de la seccioacuten transversal con la ecuacioacuten Nordm 16 que debiera ser igual al aacuterea de disentildeo Ac
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Disentildeo de zanjas de infiltracioacuten y acequias de desviacioacuten
324 CAPACIDADES DEL CANAL DISENtildeADO
Una vez disentildeada la seccioacuten transversal del canal es asignada una pendiente para el canal y se determina el coeficiente de rugosidad del canal que corresponde a las condiciones de terreno (n seguacuten Tabla Nordm8) Con estos valores se calcula la velocidad y el caudal que transportaraacute el canal por medio de las ecuaciones de Manning descritas a continuacioacuten
325 TEST DE CONTROL DE ESPECIFICACIONES TEacuteCNICAS DEL CANAL
Obtenidos los valor es del caudal y velocidad se verifica si el disentildeo del canal se encuentra realizado en concordancia con las especificaciones teacutecnicas (Seccioacuten 322) De no ser asiacute se deberaacute realizar un nuevo disentildeo (modificando la pendiente yo la seccioacuten transversal) que deberaacute someterse nuevamente a verificacioacuten Asiacute sucesivamente hasta encontrar el disentildeo adecuado
CONDICIONANTES TEacuteCNICAS De esta forma el disentildeo de un canal deberaacute cumplir con las siguientes caracteriacutesticas
bull
Aacuterea del canal sea mayor o igual que el aacuterea miacutenima (Amin Qesc Vmax en donde Qesc
escorrentiacutea criacutetica Ecuacioacuten Nordm 7 y Vmax Velocidad maacutexima permitida Tabla Nordm6)
Ac (Ecuacion Nordm16) gt= Amin (Ecuacioacuten Nordm10)
bull Escorrentiacutea criacutetica (Qesc Ecuacioacuten Nordm 7) sea menor que el caudal Qc determinado para el canal disentildeado (Ecuacioacuten Nordm 17)
Qc (Ecuacioacuten Nordm 17) gt= Qesc (Ecuacioacuten Nordm 7)
bull La velocidad del flujo del canal (Ver Ecuacioacuten Nordm 18) sea menor que la velocidad maacutexima permitida seguacuten las caracteriacutesticas del canal disentildeado (Vmax Tabla Nordm 6)
Vc (Ecuacioacuten Nordm 18) lt= Vmax (Tabla Nordm 6)
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33 DISENtildeO DE SISTEMA DE ZANJAS DE INFILTRACIOacuteN
Seguacuten Millaacuten 2000 cada zanja de infiltracioacuten debe contener la totalidad del escurrimiento superficial para una determinada precipitacioacuten de disentildeo El autor considera el caacutelculo de la precipitacioacuten efectiva (Pe) como estimador de esta escorrentiacutea Esta situacioacuten soacutelo se cumple en forma praacutectica en suelos no saturadosCalculada la precipitacioacuten efectiva (Ecuacioacuten Nordm 19 Seccioacuten nordm 331) se pueden considerar dos opciones en el disentildeo de un sistema de zanjas de infiltracioacuten
a) A partir de un aacuterea predeterminado de la seccioacuten transversal Por lo tanto definidas sus componentes (base b altura H ancho superior as talud superior e inferior Zsup y zinf
longitudes de talud superior e inferior Lsup y Linf Fig Nordm5) y largo de una zanja se determina el distanciamiento entre ellas
b) A partir de un distanciamiento entre zanjas predeterminado (asociado por ejemplo a un esquema de plantacioacuten) se determina el aacuterea de la seccioacuten transversal y posteriormente se calculan sus componentes (base b altura H ancho superior as talud superior e inferior Zsup y
Zinf longitudes de talud superior e inferior Lsup y Linf Fig Nordm5)
331 CAacuteLCULO DE PRECIPITACIOacuteN EFECTIVA
Antes es necesario especificar el concepto precipitacioacuten efectiva P e Baacutesicamente es la diferencia entre la lluvia caiacuteda y el agua infiltrada Es decir el agua escurrida en un sistema de zanja corresponderaacute a la escorrentiacutea proveniente del aacuterea impluvio de la zanja (Fig Nordm5)Para el caacutelculo de la precipitacioacuten efectiva se requieren del siguiente procedimiento
Maacutexima precipitacioacuten en una hora con un periacuteodo de retorno de 10 antildeos valor calculado del anaacutelisis de las precipitaciones descritas en la Seccioacuten Nordm 31
Obtencioacuten del coeficiente de escorrentiacutea a partir de las caracteriacutesticas de terreno (Tabla Nordm 4)
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332 CAacuteLCULO DEL DISTANCIAMIENTO ENTRE ZANJAS A PARTIR DE UNA SUPERFICIE DE LA SECCIOacuteN TRANSVERSAL PREDETERMINADA
Como valores de entrada se necesitan precipitacioacuten efectiva (P e) y dimensiones de la zanja (largo superficie de seccioacuten transversal por lo tanto todos los componentes de la seccioacuten transversal es decir base altura ancho superior taludes inferior y superior) Para este anaacutelisis seraacute considerado sistema de zanja distribuido en tres tresbolillo como el descrito a continuacioacuten
Caacutelculo del distanciamiento entre zanjas
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Disentildeo de zanjas de infiltracioacuten y acequias de desviacioacuten
333 CAacuteLCULO SUPERFICIE SECCIOacuteN TRANSVERSAL DE LA ZANJA A PARTIR DE DISTANCIAMIENTO PREDETERMINADO ENTRE ZANJAS
En este segundo caso se busca obtener las dimensiones de la zanja que sea capaz de retener la escorrentiacutea que recibiraacute del aacuterea de impluvio resultante del distanciamiento predeterminado (Fig Nordm 5)Como el valor es de entrada para el caacutelculo del aacuterea de la seccioacuten transversal se necesita la precipitacioacuten efectiva (P e) y distanciamiento entre zanja (D Fig Nordm7)
Una vez conocida la superficie de la seccioacuten transversal se calculan sus paraacutemetros teniendo en consideracioacuten como valor es de referencia las recomendaciones sobre taludes (Tabla Nordm 7) y adecuaacutendose a las restricciones legales
34 DISENtildeO DE LA SECCIOacuteN TRANSVERSAL DE LA ZANJA DE INFILTRACIOacuteN
A partir del aacuterea de la seccioacuten transversal de la zanja (ecuacioacuten Nordm 9) se procede a su disentildeo que requiere como valores de entrada base (b) taludes (Zinf y Zsup) datos asignados en forma arbitraria extraiacutedos de la experiencia en ter reno Con esta informacioacuten se determinan los demaacutes componentes de la seccioacuten transversal mediante las siguientes ecuaciones
Altura seccioacuten transversal H (Ecuacioacuten Nordm 11)
Ancho superior seccioacuten transversal as (Ecuacioacuten Nordm 12)
Longitud del talud inferior Linf (Ecuacioacuten Nordm 13)
Longitud del talud superior Lsup (Ecuacioacuten Nordm 14)
Obtenidos los resultados anteriores se podraacute construir la matriz de la zanja que maacutes tarde podraacute ser ejecutada en terreno
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Disentildeo de zanjas de infiltracioacuten y acequias de desviacioacuten
35 RECOMENDACIONES GENERALES
En el disentildeo de canales y zanjas es recomendable sobredimensionar la capacidad de estas obras de evacuacioacuten e infiltracioacuten respectivamente teniendo presente que el disentildeo no considera mayor mente suelos saturados y guardando el debido equilibrio entre beneficio y costo
En consideracioacuten a los diferentes tipos de suelos que podemos encontrar es recomendable tener este factor en cuenta a la hora de determinar los taludes ya que una mala determinacioacuten de eacutestos tendriacutea como consecuencia el socavamiento de sus paredes laterales
Debido a los accidentes topograacuteficos del microrelieve la distribucioacuten espacial de las obras en terreno se ve en la praacutectica alterada seriamente Per o a pesar de estas dificultades debiera siempre propenderse a conformar unidades sistematizadas lo maacutes homogeacutenea posible de acuerdo al disentildeo original (zanjas Fig Nordm 7 canales Fig Nordm 3) Entieacutendase como unidad sistematizada la conformada por una aacuterea de captacioacuten de aguas lluvias (aacuterea de impluvio) y un aacuterea de recepcioacuten correspondiente a la obra misma
El correcto funcionamiento y mantenimiento de cada obra de conservacioacuten estaraacuten directamente relacionados con su vida uacutetil ya que procesos como la sedimentacioacuten reducen su capacidad de evacuar o retener escorrentiacutea superficial seguacuten sea el caso disminuyendo por ende el periacuteodo de retorno para el cual fueron construidas
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36 EJEMPLOS APLICACIOacuteN
361 Disentildeo de acequias de desviacioacuten
Se desea defender un tramo de carretera contra la escorrentiacutea superficial que produce una zona de ladera mediante un canal de desviacioacuten revestido de acuerdo con los datos de la siguiente figura La zona del proyecto se encuentra a 2700 msnm en la carretera de Cajamarca - Cumbe Mayo
Tabla A
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Tabla B
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Disentildeo de zanjas de infiltracioacuten y acequias de desviacioacuten
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Disentildeo de zanjas de infiltracioacuten y acequias de desviacioacuten
Tabla c
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Disentildeo de zanjas de infiltracioacuten y acequias de desviacioacuten
1 Descarga maacutexima de disentildeoCalcularemos para cada tramo de la figura
ordm Primer tramo (400 m) Bosque 15 pendiente longitud 400 m A = 8 Ha
calculloo de tiempo de concentracion TcTc = Tc1 + Tc2 = (Longitud del tramo)(velocidad ponderada + longitud del tramo)(velocidad maxima erosiva) las velocidades se estiman apartir de la Tabla ATc = 400(1460) + 400(1560) = 92 min
Con este valor se va a la Tabla B para estimar el valor de la intensidad maacutexima con una frecuencia de 10 antildeos
Imax = 70 mmh
El coeficiente de escorrentiacutea (C) se estima a partir de la Tabla C C 1deg tramo= C1 + C2 + C2 = 30 + 20+ 10 +15 = 75
Descarga maacutexima de disentildeo primer tramoQtramo1 = CIA360 = 075708360 = 117 m3s
ordm Segundo tramo (300 m) cultivo en limpio 15 pendiente longitud 400 m A = 4Ha + 2Ha = 6 Ha
calculo de tiempo de concentracion TcTc = Tc2 + Tc2-3 = (Longitud del tramo)(velocidad ponderada + longitud del tramo)(velocidad maxima erosiva) las velocidades se estiman apartir de la Tabla ATc = 92 + 300(1560) = 125 min
Con este valor se va a la Tabla B para estimar el valor de la intensidad maacutexima con una frecuencia de 10 antildeos
Imax = 625 mmh
El coeficiente de escorrentiacutea (C) se estima a partir de la Tabla CPasto natural 4Ha 20 de pendiente C = 30 + 20 + 10 + 15 = 75 entonces 754=300
Cultivo en limpio 2Ha 10 de pendiente C = 20 + 10 + 15 + 10 = 55 entonces 552=110
C2deg tramo = (300 + 110)6 = 68
C promedio tramo 1deg y 2deg = (758 + 686)14 = 72
Descarga maacutexima de disentildeo primer tramo A=8+6=14 HaQtramo2 = CIA360 = 072625360 = 175 m3s
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362 Disentildeo de zanjas de infiltracioacutenA) REGISTROS PLUVIOMETRICOS
Del anaacutelisis de precipitaciones de la Estacioacuten Weberbauer situada a 2536 msnm en la frontera centro oriental del aacutembito del SESA - Cajamarca se tienen los siguientes registros de lluvia maacutexima diarias
B ANAacuteLISIS DE FRECUENCIAS Y PERIODOS DE RETORNO
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Disentildeo de zanjas de infiltracioacuten y acequias de desviacioacuten
Los datos de la columna (d) son graficados en papel de probabilidades Gumbel o se encuentra la distribucioacuten Lluvia Maacutexima Diaria Vs Tr en forma analiacutetica (ver Praacutectica coacutedigo H-2 Anaacutelisis de Tormenta Curvas Intensidad-Frecuencia-Duracioacuten)
Lluvia de Disentildeo = Lluvia Maacutexima Diaria para 10 antildeos de Retorno = 427 mm
C CONVERSIOacuteN DE LA LLUVIA MAacuteXIMA DIARIA A ESCORRENTIacuteASUPERFICIAL
No toda la lluvia que cae se convierte en escorrentiacutea superficial previamente se debe descontar la laacutemina que infiltra Una manera praacutectica de llegar a la lluvia o laacutemina que produce escorrentiacutea superficial es usando el meacutetodo SCS 1956 en donde se relacionan la altura total de lluvia caiacuteda con la que realmente produce escorrentiacutea Este meacutetodo se usa en combinacioacuten con las curvas nuacutemero La mayoriacutea de los suelos del aacutembito de accioacuten del SE5A son laderas empinadas con baja capacidad de infiltracioacuten superficiales con pastos naturales muy pobres que dan escasa cobertura cuando no son suelos sometidos a cultivos anuales Se asume estas condiciones extremas a fin de lograr un dimensionamiento conservador de las acequias de infiltracioacuten CN=875 por supuesto que se pueden aplicar condiciones maacutes favorables en suelos bien manejados y con usos adecuados a su capacidad para obtener disentildeos especiacuteficos en parcelas localesEntrando en la Fig NB 14 con P == 427 mm y CN = 875 hallamos Q = 175 mm de escorrentiacuteaEsto significa que la lluvia maacutexima diaria con 10 antildeos de frecuencia produciraacute 175 mm de escorrentiacutea oacute 175 m Ha oacute 00175 m m2
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D SECCIOacuteN DE ACEQUIA STANDARD Y ESPACIAMIENTO MAacuteXIMO
Adoptando la seccioacuten trapecial mostrada en la figura con un tirante de agua de 040 metros(que es tambieacuten la altura de los tabiques) tendremos una seccioacuten hidraacuteulica de 032 m2En 100 ml de acequia seraacuten 32 m3
Aacuterea de recoleccioacuten Maacutexima por Acequia de 100 ml = 3200175 = 1829 m2 Espaciamiento Maacuteximo = (1829m2)100m = 183m
Si seleccionamos con fines praacutecticos un espaciamiento maacuteximo de 20 m el incremento de volumen en la acequia representa 003 m de elevacioacuten en el tirante de agua lo cual no tiene importancia si hemos dimensionado las acequiase con un borde libre de 010 m Tambieacuten se debe tener en cuenta la longitud de la pendiente que debe ser menor cuanto mayor es la gradiente del terreno
IV CONSTRUCCIOacuteN DE ZANJAS DE INFILTRACIOacuteN
iquestQUE MATERIALES Y HERRAMIENTAS SE NECESITAN PARA CONSTRUIR LAS ZANJAS DE INFILTRACIOacuteN Los materiales a utilizarse son los siguientes
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iquestCOMO FUNCIONA LA ZANJA DE INFILTRACIOacuteN
El agua que se acumula en la zanja se infiltra al suelo y da humedad a las plantas situadas en la parte baja de la zanja La zanja de infiltracioacuten ayuda a las plantitas a tener maacutes agua en los periacuteodos con poca lluvia dando agua y vida
iquestDOacuteNDE CONSTRUIR LAS ZANJAS DE INFILTRACIOacuteN
Es lo maacutes recomendable construir las zanjas de infiltracioacuten en TERRENOS DE PASTIZALES SOBRE TODO EN LA PARTE SUPERIOR DE TERRENOS SECOS
Ademaacutes las zanjas de infiltracioacuten funcionan mejor cuando se construyen en LAS PARTES MAacuteS INCLINADAS DEL TERRENO
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LA CONSTRUCCIOacuteN DE LAS ZANJAS DE INFILTRACIOacuteN
Para construir las zanjas de infiltracioacuten seguimos 6 pasos
PASO 1Con el nivel en ldquoArdquo marcamos las liacuteneas sin caiacuteda donde queremos construir las zanjas de infiltracioacuten
PASO 2Sobre la liacutenea sin caiacuteda se marcan las zanjas de infiltracioacuten tomando en cuenta el largo y ancho de la zanja asiacute como la distancia entre zanjasLargo de la zanja 2 metros (2 pasos)Ancho de la zanja 40 centiacutemetros (2 cuartas)Ancho del tabique 40 centiacutemetros (2 cuartas)
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PASO 3Se excava la zanja hasta una profundidad de 40 cm Luego se ensancha la parte superior para evitar que caigan las paredes (o taludes) de la zanja
PASO 4La tierra que se saca de la zanja de infiltracioacuten debe depositarse en la parte baja de la zanja formando un pequentildeo camelloacutenOJOSe debe depositar la tierra no muy cerca de la zanja sino a unos 20 centiacutemetros (1 cuarta) de distancia para que la tierra no caiga otra vez en la zanja
PASO 5
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El espacio que hay entre una y otra zanja de infiltracioacuten tambieacuten debe excavarse hasta una profundidad de 10 centiacutemetros (una tacuteajlla)
Esto es importante porque permitiraacute que el agua de una zanja llena pueda pasar a otra zanja llenando asiacute todas las zanjas por igual
PASO 6Es bueno plantar pastos sobre los camellones para que estos sean maacutes fuertes y puedan aguantar mucho tiempo
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EL MANTENIMIENTODE LAS ZANJAS DE INFILTRACIOacuteN
Con cada tormenta de lluvia las zanjas de infiltracioacuten se llenan con tierra y restos de plantas
OJOiexclCuando estaacute llena la zanja de infiltracioacuten ya no puede acumular agua El material acumulado (lama) en la zanja contiene el suelo maacutes feacutertil de tus terrenosDebemos realizar el mantenimiento de la zanja de infiltracioacuten para asegurar su buen funcionamiento La zanja se limpia sacando la lama acumulada esta se lleva nuevamente a los terrenos iexclDe esta manera se aprovecha la lama
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iexclRecuerdaSi sacas el sedimento o lama la zanja acumula maacutes agua EntoncesEl mantenimiento debe realizarse permanentemente y sobre todo cuando la zanja se haya llenado
iexclCUIDADOAmigo agricultor En lo posible tienes que evitar que los animales entren en las zanjas de infiltracioacuten porque pueden derrumbar los costados de las zanjas y comer los pastos que protegen los camellones Tuacute has invertido tiempo y trabajo en la construccioacuten de las zanjas de infiltracioacuten entonces iexclno permitas que tu trabajo sea destruido
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V BIBLIOGRAFIacuteA
Beniacutetez C Arias W y Quiroz J 1980 Manual de Conservacioacuten de Suelos y Aguas Ministerio de Agricultura y Alimentacioacuten Direccioacuten General de Aguas y Suelos Lima Peruacute
Espildora 1971 Estimacioacuten de Curvas de Intensidad - Duracioacuten - Frecuencia Mediante Coeficientes Generalizados I Coloquio Nacional Sociedad Chilena de Ingenieriacutea Hidraacuteulica Santiago Chile
httpwwwiniaclmediosbibliotecaserieactasNR28871pdf
httpwwwoasificationcomarchivosManual20de20Maucopdf
httpwwwbvcooperacionpebibliotecabitstream12345678936276BVCI0002415_2pdf
httpwwwinfoandinaorgsitesdefaultfilesrecursosTomo1020Practicas20Mecanico20Estructuralespdf
Francke S Vargas R Williams E Pinto M y Barriacutea B 1999 Recuperacioacuten de Suelos Degradados en el Marco de la Nueva Ley de Fomento Forestal Corporacioacuten Nacional Forestal Santiago
Navarro G Lemus M Vaacutesquez R y Bravo R 2000 Restauracioacuten Hidroloacutegica de la Cuenca Poniente del Poblado de Sierras de Bellavista Corporacioacuten Nacional Forestal
Martiacutenez de Azagra A 1996 Disentildeo de Sistemas de Recoleccioacuten de Agua para la Repoblacioacuten Forestal Ediciones Mundi - Prensa Madrid
Millan J Manzanares P Garciacutea J Real P 2000 Estudio Baacutesico Manejo Restauracioacuten de Suelos y Control de Erosioacuten Cuenca Estero Nilahue VI Regioacuten Univ de Concepcioacuten
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Disentildeo de zanjas de infiltracioacuten y acequias de desviacioacuten
INDICE
Tema Paacutegina
Introduccioacuten y objetivoshelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 1
Generalidades y caracteriacutesticas de zanjas de infiltracioacuten y acequias de infiltracioacutenhelliphelliphelliphelliphelliphellip2-5
Metodologiacutea de disentildeo de zanjas de infiltracioacuten y canales de desviacioacuten de aguahelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip6-11
Disentildeo de canales de desviacioacutenhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 11-20
disentildeo de sistema de zanjas de infiltracioacutenhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip21-23
Recomendaciones generaleshelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 24
Ejemplo de disentildeo de acequias de desviacioacutenhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 25-31
Ejemplo de disentildeo de zanjas de infiltracioacutenhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip32-34
Construccioacuten de zanjas de infiltracioacutenhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip34-40
Bibliografiacuteahelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip41
Iacutendicehelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip42
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Disentildeo de zanjas de infiltracioacuten y acequias de desviacioacuten
324 CAPACIDADES DEL CANAL DISENtildeADO
Una vez disentildeada la seccioacuten transversal del canal es asignada una pendiente para el canal y se determina el coeficiente de rugosidad del canal que corresponde a las condiciones de terreno (n seguacuten Tabla Nordm8) Con estos valores se calcula la velocidad y el caudal que transportaraacute el canal por medio de las ecuaciones de Manning descritas a continuacioacuten
325 TEST DE CONTROL DE ESPECIFICACIONES TEacuteCNICAS DEL CANAL
Obtenidos los valor es del caudal y velocidad se verifica si el disentildeo del canal se encuentra realizado en concordancia con las especificaciones teacutecnicas (Seccioacuten 322) De no ser asiacute se deberaacute realizar un nuevo disentildeo (modificando la pendiente yo la seccioacuten transversal) que deberaacute someterse nuevamente a verificacioacuten Asiacute sucesivamente hasta encontrar el disentildeo adecuado
CONDICIONANTES TEacuteCNICAS De esta forma el disentildeo de un canal deberaacute cumplir con las siguientes caracteriacutesticas
bull
Aacuterea del canal sea mayor o igual que el aacuterea miacutenima (Amin Qesc Vmax en donde Qesc
escorrentiacutea criacutetica Ecuacioacuten Nordm 7 y Vmax Velocidad maacutexima permitida Tabla Nordm6)
Ac (Ecuacion Nordm16) gt= Amin (Ecuacioacuten Nordm10)
bull Escorrentiacutea criacutetica (Qesc Ecuacioacuten Nordm 7) sea menor que el caudal Qc determinado para el canal disentildeado (Ecuacioacuten Nordm 17)
Qc (Ecuacioacuten Nordm 17) gt= Qesc (Ecuacioacuten Nordm 7)
bull La velocidad del flujo del canal (Ver Ecuacioacuten Nordm 18) sea menor que la velocidad maacutexima permitida seguacuten las caracteriacutesticas del canal disentildeado (Vmax Tabla Nordm 6)
Vc (Ecuacioacuten Nordm 18) lt= Vmax (Tabla Nordm 6)
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Disentildeo de zanjas de infiltracioacuten y acequias de desviacioacuten
33 DISENtildeO DE SISTEMA DE ZANJAS DE INFILTRACIOacuteN
Seguacuten Millaacuten 2000 cada zanja de infiltracioacuten debe contener la totalidad del escurrimiento superficial para una determinada precipitacioacuten de disentildeo El autor considera el caacutelculo de la precipitacioacuten efectiva (Pe) como estimador de esta escorrentiacutea Esta situacioacuten soacutelo se cumple en forma praacutectica en suelos no saturadosCalculada la precipitacioacuten efectiva (Ecuacioacuten Nordm 19 Seccioacuten nordm 331) se pueden considerar dos opciones en el disentildeo de un sistema de zanjas de infiltracioacuten
a) A partir de un aacuterea predeterminado de la seccioacuten transversal Por lo tanto definidas sus componentes (base b altura H ancho superior as talud superior e inferior Zsup y zinf
longitudes de talud superior e inferior Lsup y Linf Fig Nordm5) y largo de una zanja se determina el distanciamiento entre ellas
b) A partir de un distanciamiento entre zanjas predeterminado (asociado por ejemplo a un esquema de plantacioacuten) se determina el aacuterea de la seccioacuten transversal y posteriormente se calculan sus componentes (base b altura H ancho superior as talud superior e inferior Zsup y
Zinf longitudes de talud superior e inferior Lsup y Linf Fig Nordm5)
331 CAacuteLCULO DE PRECIPITACIOacuteN EFECTIVA
Antes es necesario especificar el concepto precipitacioacuten efectiva P e Baacutesicamente es la diferencia entre la lluvia caiacuteda y el agua infiltrada Es decir el agua escurrida en un sistema de zanja corresponderaacute a la escorrentiacutea proveniente del aacuterea impluvio de la zanja (Fig Nordm5)Para el caacutelculo de la precipitacioacuten efectiva se requieren del siguiente procedimiento
Maacutexima precipitacioacuten en una hora con un periacuteodo de retorno de 10 antildeos valor calculado del anaacutelisis de las precipitaciones descritas en la Seccioacuten Nordm 31
Obtencioacuten del coeficiente de escorrentiacutea a partir de las caracteriacutesticas de terreno (Tabla Nordm 4)
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Disentildeo de zanjas de infiltracioacuten y acequias de desviacioacuten
332 CAacuteLCULO DEL DISTANCIAMIENTO ENTRE ZANJAS A PARTIR DE UNA SUPERFICIE DE LA SECCIOacuteN TRANSVERSAL PREDETERMINADA
Como valores de entrada se necesitan precipitacioacuten efectiva (P e) y dimensiones de la zanja (largo superficie de seccioacuten transversal por lo tanto todos los componentes de la seccioacuten transversal es decir base altura ancho superior taludes inferior y superior) Para este anaacutelisis seraacute considerado sistema de zanja distribuido en tres tresbolillo como el descrito a continuacioacuten
Caacutelculo del distanciamiento entre zanjas
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333 CAacuteLCULO SUPERFICIE SECCIOacuteN TRANSVERSAL DE LA ZANJA A PARTIR DE DISTANCIAMIENTO PREDETERMINADO ENTRE ZANJAS
En este segundo caso se busca obtener las dimensiones de la zanja que sea capaz de retener la escorrentiacutea que recibiraacute del aacuterea de impluvio resultante del distanciamiento predeterminado (Fig Nordm 5)Como el valor es de entrada para el caacutelculo del aacuterea de la seccioacuten transversal se necesita la precipitacioacuten efectiva (P e) y distanciamiento entre zanja (D Fig Nordm7)
Una vez conocida la superficie de la seccioacuten transversal se calculan sus paraacutemetros teniendo en consideracioacuten como valor es de referencia las recomendaciones sobre taludes (Tabla Nordm 7) y adecuaacutendose a las restricciones legales
34 DISENtildeO DE LA SECCIOacuteN TRANSVERSAL DE LA ZANJA DE INFILTRACIOacuteN
A partir del aacuterea de la seccioacuten transversal de la zanja (ecuacioacuten Nordm 9) se procede a su disentildeo que requiere como valores de entrada base (b) taludes (Zinf y Zsup) datos asignados en forma arbitraria extraiacutedos de la experiencia en ter reno Con esta informacioacuten se determinan los demaacutes componentes de la seccioacuten transversal mediante las siguientes ecuaciones
Altura seccioacuten transversal H (Ecuacioacuten Nordm 11)
Ancho superior seccioacuten transversal as (Ecuacioacuten Nordm 12)
Longitud del talud inferior Linf (Ecuacioacuten Nordm 13)
Longitud del talud superior Lsup (Ecuacioacuten Nordm 14)
Obtenidos los resultados anteriores se podraacute construir la matriz de la zanja que maacutes tarde podraacute ser ejecutada en terreno
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35 RECOMENDACIONES GENERALES
En el disentildeo de canales y zanjas es recomendable sobredimensionar la capacidad de estas obras de evacuacioacuten e infiltracioacuten respectivamente teniendo presente que el disentildeo no considera mayor mente suelos saturados y guardando el debido equilibrio entre beneficio y costo
En consideracioacuten a los diferentes tipos de suelos que podemos encontrar es recomendable tener este factor en cuenta a la hora de determinar los taludes ya que una mala determinacioacuten de eacutestos tendriacutea como consecuencia el socavamiento de sus paredes laterales
Debido a los accidentes topograacuteficos del microrelieve la distribucioacuten espacial de las obras en terreno se ve en la praacutectica alterada seriamente Per o a pesar de estas dificultades debiera siempre propenderse a conformar unidades sistematizadas lo maacutes homogeacutenea posible de acuerdo al disentildeo original (zanjas Fig Nordm 7 canales Fig Nordm 3) Entieacutendase como unidad sistematizada la conformada por una aacuterea de captacioacuten de aguas lluvias (aacuterea de impluvio) y un aacuterea de recepcioacuten correspondiente a la obra misma
El correcto funcionamiento y mantenimiento de cada obra de conservacioacuten estaraacuten directamente relacionados con su vida uacutetil ya que procesos como la sedimentacioacuten reducen su capacidad de evacuar o retener escorrentiacutea superficial seguacuten sea el caso disminuyendo por ende el periacuteodo de retorno para el cual fueron construidas
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36 EJEMPLOS APLICACIOacuteN
361 Disentildeo de acequias de desviacioacuten
Se desea defender un tramo de carretera contra la escorrentiacutea superficial que produce una zona de ladera mediante un canal de desviacioacuten revestido de acuerdo con los datos de la siguiente figura La zona del proyecto se encuentra a 2700 msnm en la carretera de Cajamarca - Cumbe Mayo
Tabla A
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Tabla B
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Tabla c
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1 Descarga maacutexima de disentildeoCalcularemos para cada tramo de la figura
ordm Primer tramo (400 m) Bosque 15 pendiente longitud 400 m A = 8 Ha
calculloo de tiempo de concentracion TcTc = Tc1 + Tc2 = (Longitud del tramo)(velocidad ponderada + longitud del tramo)(velocidad maxima erosiva) las velocidades se estiman apartir de la Tabla ATc = 400(1460) + 400(1560) = 92 min
Con este valor se va a la Tabla B para estimar el valor de la intensidad maacutexima con una frecuencia de 10 antildeos
Imax = 70 mmh
El coeficiente de escorrentiacutea (C) se estima a partir de la Tabla C C 1deg tramo= C1 + C2 + C2 = 30 + 20+ 10 +15 = 75
Descarga maacutexima de disentildeo primer tramoQtramo1 = CIA360 = 075708360 = 117 m3s
ordm Segundo tramo (300 m) cultivo en limpio 15 pendiente longitud 400 m A = 4Ha + 2Ha = 6 Ha
calculo de tiempo de concentracion TcTc = Tc2 + Tc2-3 = (Longitud del tramo)(velocidad ponderada + longitud del tramo)(velocidad maxima erosiva) las velocidades se estiman apartir de la Tabla ATc = 92 + 300(1560) = 125 min
Con este valor se va a la Tabla B para estimar el valor de la intensidad maacutexima con una frecuencia de 10 antildeos
Imax = 625 mmh
El coeficiente de escorrentiacutea (C) se estima a partir de la Tabla CPasto natural 4Ha 20 de pendiente C = 30 + 20 + 10 + 15 = 75 entonces 754=300
Cultivo en limpio 2Ha 10 de pendiente C = 20 + 10 + 15 + 10 = 55 entonces 552=110
C2deg tramo = (300 + 110)6 = 68
C promedio tramo 1deg y 2deg = (758 + 686)14 = 72
Descarga maacutexima de disentildeo primer tramo A=8+6=14 HaQtramo2 = CIA360 = 072625360 = 175 m3s
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362 Disentildeo de zanjas de infiltracioacutenA) REGISTROS PLUVIOMETRICOS
Del anaacutelisis de precipitaciones de la Estacioacuten Weberbauer situada a 2536 msnm en la frontera centro oriental del aacutembito del SESA - Cajamarca se tienen los siguientes registros de lluvia maacutexima diarias
B ANAacuteLISIS DE FRECUENCIAS Y PERIODOS DE RETORNO
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Disentildeo de zanjas de infiltracioacuten y acequias de desviacioacuten
Los datos de la columna (d) son graficados en papel de probabilidades Gumbel o se encuentra la distribucioacuten Lluvia Maacutexima Diaria Vs Tr en forma analiacutetica (ver Praacutectica coacutedigo H-2 Anaacutelisis de Tormenta Curvas Intensidad-Frecuencia-Duracioacuten)
Lluvia de Disentildeo = Lluvia Maacutexima Diaria para 10 antildeos de Retorno = 427 mm
C CONVERSIOacuteN DE LA LLUVIA MAacuteXIMA DIARIA A ESCORRENTIacuteASUPERFICIAL
No toda la lluvia que cae se convierte en escorrentiacutea superficial previamente se debe descontar la laacutemina que infiltra Una manera praacutectica de llegar a la lluvia o laacutemina que produce escorrentiacutea superficial es usando el meacutetodo SCS 1956 en donde se relacionan la altura total de lluvia caiacuteda con la que realmente produce escorrentiacutea Este meacutetodo se usa en combinacioacuten con las curvas nuacutemero La mayoriacutea de los suelos del aacutembito de accioacuten del SE5A son laderas empinadas con baja capacidad de infiltracioacuten superficiales con pastos naturales muy pobres que dan escasa cobertura cuando no son suelos sometidos a cultivos anuales Se asume estas condiciones extremas a fin de lograr un dimensionamiento conservador de las acequias de infiltracioacuten CN=875 por supuesto que se pueden aplicar condiciones maacutes favorables en suelos bien manejados y con usos adecuados a su capacidad para obtener disentildeos especiacuteficos en parcelas localesEntrando en la Fig NB 14 con P == 427 mm y CN = 875 hallamos Q = 175 mm de escorrentiacuteaEsto significa que la lluvia maacutexima diaria con 10 antildeos de frecuencia produciraacute 175 mm de escorrentiacutea oacute 175 m Ha oacute 00175 m m2
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D SECCIOacuteN DE ACEQUIA STANDARD Y ESPACIAMIENTO MAacuteXIMO
Adoptando la seccioacuten trapecial mostrada en la figura con un tirante de agua de 040 metros(que es tambieacuten la altura de los tabiques) tendremos una seccioacuten hidraacuteulica de 032 m2En 100 ml de acequia seraacuten 32 m3
Aacuterea de recoleccioacuten Maacutexima por Acequia de 100 ml = 3200175 = 1829 m2 Espaciamiento Maacuteximo = (1829m2)100m = 183m
Si seleccionamos con fines praacutecticos un espaciamiento maacuteximo de 20 m el incremento de volumen en la acequia representa 003 m de elevacioacuten en el tirante de agua lo cual no tiene importancia si hemos dimensionado las acequiase con un borde libre de 010 m Tambieacuten se debe tener en cuenta la longitud de la pendiente que debe ser menor cuanto mayor es la gradiente del terreno
IV CONSTRUCCIOacuteN DE ZANJAS DE INFILTRACIOacuteN
iquestQUE MATERIALES Y HERRAMIENTAS SE NECESITAN PARA CONSTRUIR LAS ZANJAS DE INFILTRACIOacuteN Los materiales a utilizarse son los siguientes
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iquestCOMO FUNCIONA LA ZANJA DE INFILTRACIOacuteN
El agua que se acumula en la zanja se infiltra al suelo y da humedad a las plantas situadas en la parte baja de la zanja La zanja de infiltracioacuten ayuda a las plantitas a tener maacutes agua en los periacuteodos con poca lluvia dando agua y vida
iquestDOacuteNDE CONSTRUIR LAS ZANJAS DE INFILTRACIOacuteN
Es lo maacutes recomendable construir las zanjas de infiltracioacuten en TERRENOS DE PASTIZALES SOBRE TODO EN LA PARTE SUPERIOR DE TERRENOS SECOS
Ademaacutes las zanjas de infiltracioacuten funcionan mejor cuando se construyen en LAS PARTES MAacuteS INCLINADAS DEL TERRENO
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LA CONSTRUCCIOacuteN DE LAS ZANJAS DE INFILTRACIOacuteN
Para construir las zanjas de infiltracioacuten seguimos 6 pasos
PASO 1Con el nivel en ldquoArdquo marcamos las liacuteneas sin caiacuteda donde queremos construir las zanjas de infiltracioacuten
PASO 2Sobre la liacutenea sin caiacuteda se marcan las zanjas de infiltracioacuten tomando en cuenta el largo y ancho de la zanja asiacute como la distancia entre zanjasLargo de la zanja 2 metros (2 pasos)Ancho de la zanja 40 centiacutemetros (2 cuartas)Ancho del tabique 40 centiacutemetros (2 cuartas)
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Disentildeo de zanjas de infiltracioacuten y acequias de desviacioacuten
PASO 3Se excava la zanja hasta una profundidad de 40 cm Luego se ensancha la parte superior para evitar que caigan las paredes (o taludes) de la zanja
PASO 4La tierra que se saca de la zanja de infiltracioacuten debe depositarse en la parte baja de la zanja formando un pequentildeo camelloacutenOJOSe debe depositar la tierra no muy cerca de la zanja sino a unos 20 centiacutemetros (1 cuarta) de distancia para que la tierra no caiga otra vez en la zanja
PASO 5
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Disentildeo de zanjas de infiltracioacuten y acequias de desviacioacuten
El espacio que hay entre una y otra zanja de infiltracioacuten tambieacuten debe excavarse hasta una profundidad de 10 centiacutemetros (una tacuteajlla)
Esto es importante porque permitiraacute que el agua de una zanja llena pueda pasar a otra zanja llenando asiacute todas las zanjas por igual
PASO 6Es bueno plantar pastos sobre los camellones para que estos sean maacutes fuertes y puedan aguantar mucho tiempo
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EL MANTENIMIENTODE LAS ZANJAS DE INFILTRACIOacuteN
Con cada tormenta de lluvia las zanjas de infiltracioacuten se llenan con tierra y restos de plantas
OJOiexclCuando estaacute llena la zanja de infiltracioacuten ya no puede acumular agua El material acumulado (lama) en la zanja contiene el suelo maacutes feacutertil de tus terrenosDebemos realizar el mantenimiento de la zanja de infiltracioacuten para asegurar su buen funcionamiento La zanja se limpia sacando la lama acumulada esta se lleva nuevamente a los terrenos iexclDe esta manera se aprovecha la lama
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iexclRecuerdaSi sacas el sedimento o lama la zanja acumula maacutes agua EntoncesEl mantenimiento debe realizarse permanentemente y sobre todo cuando la zanja se haya llenado
iexclCUIDADOAmigo agricultor En lo posible tienes que evitar que los animales entren en las zanjas de infiltracioacuten porque pueden derrumbar los costados de las zanjas y comer los pastos que protegen los camellones Tuacute has invertido tiempo y trabajo en la construccioacuten de las zanjas de infiltracioacuten entonces iexclno permitas que tu trabajo sea destruido
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V BIBLIOGRAFIacuteA
Beniacutetez C Arias W y Quiroz J 1980 Manual de Conservacioacuten de Suelos y Aguas Ministerio de Agricultura y Alimentacioacuten Direccioacuten General de Aguas y Suelos Lima Peruacute
Espildora 1971 Estimacioacuten de Curvas de Intensidad - Duracioacuten - Frecuencia Mediante Coeficientes Generalizados I Coloquio Nacional Sociedad Chilena de Ingenieriacutea Hidraacuteulica Santiago Chile
httpwwwiniaclmediosbibliotecaserieactasNR28871pdf
httpwwwoasificationcomarchivosManual20de20Maucopdf
httpwwwbvcooperacionpebibliotecabitstream12345678936276BVCI0002415_2pdf
httpwwwinfoandinaorgsitesdefaultfilesrecursosTomo1020Practicas20Mecanico20Estructuralespdf
Francke S Vargas R Williams E Pinto M y Barriacutea B 1999 Recuperacioacuten de Suelos Degradados en el Marco de la Nueva Ley de Fomento Forestal Corporacioacuten Nacional Forestal Santiago
Navarro G Lemus M Vaacutesquez R y Bravo R 2000 Restauracioacuten Hidroloacutegica de la Cuenca Poniente del Poblado de Sierras de Bellavista Corporacioacuten Nacional Forestal
Martiacutenez de Azagra A 1996 Disentildeo de Sistemas de Recoleccioacuten de Agua para la Repoblacioacuten Forestal Ediciones Mundi - Prensa Madrid
Millan J Manzanares P Garciacutea J Real P 2000 Estudio Baacutesico Manejo Restauracioacuten de Suelos y Control de Erosioacuten Cuenca Estero Nilahue VI Regioacuten Univ de Concepcioacuten
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Introduccioacuten y objetivoshelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 1
Generalidades y caracteriacutesticas de zanjas de infiltracioacuten y acequias de infiltracioacutenhelliphelliphelliphelliphelliphellip2-5
Metodologiacutea de disentildeo de zanjas de infiltracioacuten y canales de desviacioacuten de aguahelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip6-11
Disentildeo de canales de desviacioacutenhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 11-20
disentildeo de sistema de zanjas de infiltracioacutenhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip21-23
Recomendaciones generaleshelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 24
Ejemplo de disentildeo de acequias de desviacioacutenhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 25-31
Ejemplo de disentildeo de zanjas de infiltracioacutenhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip32-34
Construccioacuten de zanjas de infiltracioacutenhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip34-40
Bibliografiacuteahelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip41
Iacutendicehelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip42
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33 DISENtildeO DE SISTEMA DE ZANJAS DE INFILTRACIOacuteN
Seguacuten Millaacuten 2000 cada zanja de infiltracioacuten debe contener la totalidad del escurrimiento superficial para una determinada precipitacioacuten de disentildeo El autor considera el caacutelculo de la precipitacioacuten efectiva (Pe) como estimador de esta escorrentiacutea Esta situacioacuten soacutelo se cumple en forma praacutectica en suelos no saturadosCalculada la precipitacioacuten efectiva (Ecuacioacuten Nordm 19 Seccioacuten nordm 331) se pueden considerar dos opciones en el disentildeo de un sistema de zanjas de infiltracioacuten
a) A partir de un aacuterea predeterminado de la seccioacuten transversal Por lo tanto definidas sus componentes (base b altura H ancho superior as talud superior e inferior Zsup y zinf
longitudes de talud superior e inferior Lsup y Linf Fig Nordm5) y largo de una zanja se determina el distanciamiento entre ellas
b) A partir de un distanciamiento entre zanjas predeterminado (asociado por ejemplo a un esquema de plantacioacuten) se determina el aacuterea de la seccioacuten transversal y posteriormente se calculan sus componentes (base b altura H ancho superior as talud superior e inferior Zsup y
Zinf longitudes de talud superior e inferior Lsup y Linf Fig Nordm5)
331 CAacuteLCULO DE PRECIPITACIOacuteN EFECTIVA
Antes es necesario especificar el concepto precipitacioacuten efectiva P e Baacutesicamente es la diferencia entre la lluvia caiacuteda y el agua infiltrada Es decir el agua escurrida en un sistema de zanja corresponderaacute a la escorrentiacutea proveniente del aacuterea impluvio de la zanja (Fig Nordm5)Para el caacutelculo de la precipitacioacuten efectiva se requieren del siguiente procedimiento
Maacutexima precipitacioacuten en una hora con un periacuteodo de retorno de 10 antildeos valor calculado del anaacutelisis de las precipitaciones descritas en la Seccioacuten Nordm 31
Obtencioacuten del coeficiente de escorrentiacutea a partir de las caracteriacutesticas de terreno (Tabla Nordm 4)
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332 CAacuteLCULO DEL DISTANCIAMIENTO ENTRE ZANJAS A PARTIR DE UNA SUPERFICIE DE LA SECCIOacuteN TRANSVERSAL PREDETERMINADA
Como valores de entrada se necesitan precipitacioacuten efectiva (P e) y dimensiones de la zanja (largo superficie de seccioacuten transversal por lo tanto todos los componentes de la seccioacuten transversal es decir base altura ancho superior taludes inferior y superior) Para este anaacutelisis seraacute considerado sistema de zanja distribuido en tres tresbolillo como el descrito a continuacioacuten
Caacutelculo del distanciamiento entre zanjas
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333 CAacuteLCULO SUPERFICIE SECCIOacuteN TRANSVERSAL DE LA ZANJA A PARTIR DE DISTANCIAMIENTO PREDETERMINADO ENTRE ZANJAS
En este segundo caso se busca obtener las dimensiones de la zanja que sea capaz de retener la escorrentiacutea que recibiraacute del aacuterea de impluvio resultante del distanciamiento predeterminado (Fig Nordm 5)Como el valor es de entrada para el caacutelculo del aacuterea de la seccioacuten transversal se necesita la precipitacioacuten efectiva (P e) y distanciamiento entre zanja (D Fig Nordm7)
Una vez conocida la superficie de la seccioacuten transversal se calculan sus paraacutemetros teniendo en consideracioacuten como valor es de referencia las recomendaciones sobre taludes (Tabla Nordm 7) y adecuaacutendose a las restricciones legales
34 DISENtildeO DE LA SECCIOacuteN TRANSVERSAL DE LA ZANJA DE INFILTRACIOacuteN
A partir del aacuterea de la seccioacuten transversal de la zanja (ecuacioacuten Nordm 9) se procede a su disentildeo que requiere como valores de entrada base (b) taludes (Zinf y Zsup) datos asignados en forma arbitraria extraiacutedos de la experiencia en ter reno Con esta informacioacuten se determinan los demaacutes componentes de la seccioacuten transversal mediante las siguientes ecuaciones
Altura seccioacuten transversal H (Ecuacioacuten Nordm 11)
Ancho superior seccioacuten transversal as (Ecuacioacuten Nordm 12)
Longitud del talud inferior Linf (Ecuacioacuten Nordm 13)
Longitud del talud superior Lsup (Ecuacioacuten Nordm 14)
Obtenidos los resultados anteriores se podraacute construir la matriz de la zanja que maacutes tarde podraacute ser ejecutada en terreno
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35 RECOMENDACIONES GENERALES
En el disentildeo de canales y zanjas es recomendable sobredimensionar la capacidad de estas obras de evacuacioacuten e infiltracioacuten respectivamente teniendo presente que el disentildeo no considera mayor mente suelos saturados y guardando el debido equilibrio entre beneficio y costo
En consideracioacuten a los diferentes tipos de suelos que podemos encontrar es recomendable tener este factor en cuenta a la hora de determinar los taludes ya que una mala determinacioacuten de eacutestos tendriacutea como consecuencia el socavamiento de sus paredes laterales
Debido a los accidentes topograacuteficos del microrelieve la distribucioacuten espacial de las obras en terreno se ve en la praacutectica alterada seriamente Per o a pesar de estas dificultades debiera siempre propenderse a conformar unidades sistematizadas lo maacutes homogeacutenea posible de acuerdo al disentildeo original (zanjas Fig Nordm 7 canales Fig Nordm 3) Entieacutendase como unidad sistematizada la conformada por una aacuterea de captacioacuten de aguas lluvias (aacuterea de impluvio) y un aacuterea de recepcioacuten correspondiente a la obra misma
El correcto funcionamiento y mantenimiento de cada obra de conservacioacuten estaraacuten directamente relacionados con su vida uacutetil ya que procesos como la sedimentacioacuten reducen su capacidad de evacuar o retener escorrentiacutea superficial seguacuten sea el caso disminuyendo por ende el periacuteodo de retorno para el cual fueron construidas
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Disentildeo de zanjas de infiltracioacuten y acequias de desviacioacuten
36 EJEMPLOS APLICACIOacuteN
361 Disentildeo de acequias de desviacioacuten
Se desea defender un tramo de carretera contra la escorrentiacutea superficial que produce una zona de ladera mediante un canal de desviacioacuten revestido de acuerdo con los datos de la siguiente figura La zona del proyecto se encuentra a 2700 msnm en la carretera de Cajamarca - Cumbe Mayo
Tabla A
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Tabla B
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Tabla c
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1 Descarga maacutexima de disentildeoCalcularemos para cada tramo de la figura
ordm Primer tramo (400 m) Bosque 15 pendiente longitud 400 m A = 8 Ha
calculloo de tiempo de concentracion TcTc = Tc1 + Tc2 = (Longitud del tramo)(velocidad ponderada + longitud del tramo)(velocidad maxima erosiva) las velocidades se estiman apartir de la Tabla ATc = 400(1460) + 400(1560) = 92 min
Con este valor se va a la Tabla B para estimar el valor de la intensidad maacutexima con una frecuencia de 10 antildeos
Imax = 70 mmh
El coeficiente de escorrentiacutea (C) se estima a partir de la Tabla C C 1deg tramo= C1 + C2 + C2 = 30 + 20+ 10 +15 = 75
Descarga maacutexima de disentildeo primer tramoQtramo1 = CIA360 = 075708360 = 117 m3s
ordm Segundo tramo (300 m) cultivo en limpio 15 pendiente longitud 400 m A = 4Ha + 2Ha = 6 Ha
calculo de tiempo de concentracion TcTc = Tc2 + Tc2-3 = (Longitud del tramo)(velocidad ponderada + longitud del tramo)(velocidad maxima erosiva) las velocidades se estiman apartir de la Tabla ATc = 92 + 300(1560) = 125 min
Con este valor se va a la Tabla B para estimar el valor de la intensidad maacutexima con una frecuencia de 10 antildeos
Imax = 625 mmh
El coeficiente de escorrentiacutea (C) se estima a partir de la Tabla CPasto natural 4Ha 20 de pendiente C = 30 + 20 + 10 + 15 = 75 entonces 754=300
Cultivo en limpio 2Ha 10 de pendiente C = 20 + 10 + 15 + 10 = 55 entonces 552=110
C2deg tramo = (300 + 110)6 = 68
C promedio tramo 1deg y 2deg = (758 + 686)14 = 72
Descarga maacutexima de disentildeo primer tramo A=8+6=14 HaQtramo2 = CIA360 = 072625360 = 175 m3s
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362 Disentildeo de zanjas de infiltracioacutenA) REGISTROS PLUVIOMETRICOS
Del anaacutelisis de precipitaciones de la Estacioacuten Weberbauer situada a 2536 msnm en la frontera centro oriental del aacutembito del SESA - Cajamarca se tienen los siguientes registros de lluvia maacutexima diarias
B ANAacuteLISIS DE FRECUENCIAS Y PERIODOS DE RETORNO
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Disentildeo de zanjas de infiltracioacuten y acequias de desviacioacuten
Los datos de la columna (d) son graficados en papel de probabilidades Gumbel o se encuentra la distribucioacuten Lluvia Maacutexima Diaria Vs Tr en forma analiacutetica (ver Praacutectica coacutedigo H-2 Anaacutelisis de Tormenta Curvas Intensidad-Frecuencia-Duracioacuten)
Lluvia de Disentildeo = Lluvia Maacutexima Diaria para 10 antildeos de Retorno = 427 mm
C CONVERSIOacuteN DE LA LLUVIA MAacuteXIMA DIARIA A ESCORRENTIacuteASUPERFICIAL
No toda la lluvia que cae se convierte en escorrentiacutea superficial previamente se debe descontar la laacutemina que infiltra Una manera praacutectica de llegar a la lluvia o laacutemina que produce escorrentiacutea superficial es usando el meacutetodo SCS 1956 en donde se relacionan la altura total de lluvia caiacuteda con la que realmente produce escorrentiacutea Este meacutetodo se usa en combinacioacuten con las curvas nuacutemero La mayoriacutea de los suelos del aacutembito de accioacuten del SE5A son laderas empinadas con baja capacidad de infiltracioacuten superficiales con pastos naturales muy pobres que dan escasa cobertura cuando no son suelos sometidos a cultivos anuales Se asume estas condiciones extremas a fin de lograr un dimensionamiento conservador de las acequias de infiltracioacuten CN=875 por supuesto que se pueden aplicar condiciones maacutes favorables en suelos bien manejados y con usos adecuados a su capacidad para obtener disentildeos especiacuteficos en parcelas localesEntrando en la Fig NB 14 con P == 427 mm y CN = 875 hallamos Q = 175 mm de escorrentiacuteaEsto significa que la lluvia maacutexima diaria con 10 antildeos de frecuencia produciraacute 175 mm de escorrentiacutea oacute 175 m Ha oacute 00175 m m2
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D SECCIOacuteN DE ACEQUIA STANDARD Y ESPACIAMIENTO MAacuteXIMO
Adoptando la seccioacuten trapecial mostrada en la figura con un tirante de agua de 040 metros(que es tambieacuten la altura de los tabiques) tendremos una seccioacuten hidraacuteulica de 032 m2En 100 ml de acequia seraacuten 32 m3
Aacuterea de recoleccioacuten Maacutexima por Acequia de 100 ml = 3200175 = 1829 m2 Espaciamiento Maacuteximo = (1829m2)100m = 183m
Si seleccionamos con fines praacutecticos un espaciamiento maacuteximo de 20 m el incremento de volumen en la acequia representa 003 m de elevacioacuten en el tirante de agua lo cual no tiene importancia si hemos dimensionado las acequiase con un borde libre de 010 m Tambieacuten se debe tener en cuenta la longitud de la pendiente que debe ser menor cuanto mayor es la gradiente del terreno
IV CONSTRUCCIOacuteN DE ZANJAS DE INFILTRACIOacuteN
iquestQUE MATERIALES Y HERRAMIENTAS SE NECESITAN PARA CONSTRUIR LAS ZANJAS DE INFILTRACIOacuteN Los materiales a utilizarse son los siguientes
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iquestCOMO FUNCIONA LA ZANJA DE INFILTRACIOacuteN
El agua que se acumula en la zanja se infiltra al suelo y da humedad a las plantas situadas en la parte baja de la zanja La zanja de infiltracioacuten ayuda a las plantitas a tener maacutes agua en los periacuteodos con poca lluvia dando agua y vida
iquestDOacuteNDE CONSTRUIR LAS ZANJAS DE INFILTRACIOacuteN
Es lo maacutes recomendable construir las zanjas de infiltracioacuten en TERRENOS DE PASTIZALES SOBRE TODO EN LA PARTE SUPERIOR DE TERRENOS SECOS
Ademaacutes las zanjas de infiltracioacuten funcionan mejor cuando se construyen en LAS PARTES MAacuteS INCLINADAS DEL TERRENO
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LA CONSTRUCCIOacuteN DE LAS ZANJAS DE INFILTRACIOacuteN
Para construir las zanjas de infiltracioacuten seguimos 6 pasos
PASO 1Con el nivel en ldquoArdquo marcamos las liacuteneas sin caiacuteda donde queremos construir las zanjas de infiltracioacuten
PASO 2Sobre la liacutenea sin caiacuteda se marcan las zanjas de infiltracioacuten tomando en cuenta el largo y ancho de la zanja asiacute como la distancia entre zanjasLargo de la zanja 2 metros (2 pasos)Ancho de la zanja 40 centiacutemetros (2 cuartas)Ancho del tabique 40 centiacutemetros (2 cuartas)
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PASO 3Se excava la zanja hasta una profundidad de 40 cm Luego se ensancha la parte superior para evitar que caigan las paredes (o taludes) de la zanja
PASO 4La tierra que se saca de la zanja de infiltracioacuten debe depositarse en la parte baja de la zanja formando un pequentildeo camelloacutenOJOSe debe depositar la tierra no muy cerca de la zanja sino a unos 20 centiacutemetros (1 cuarta) de distancia para que la tierra no caiga otra vez en la zanja
PASO 5
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El espacio que hay entre una y otra zanja de infiltracioacuten tambieacuten debe excavarse hasta una profundidad de 10 centiacutemetros (una tacuteajlla)
Esto es importante porque permitiraacute que el agua de una zanja llena pueda pasar a otra zanja llenando asiacute todas las zanjas por igual
PASO 6Es bueno plantar pastos sobre los camellones para que estos sean maacutes fuertes y puedan aguantar mucho tiempo
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EL MANTENIMIENTODE LAS ZANJAS DE INFILTRACIOacuteN
Con cada tormenta de lluvia las zanjas de infiltracioacuten se llenan con tierra y restos de plantas
OJOiexclCuando estaacute llena la zanja de infiltracioacuten ya no puede acumular agua El material acumulado (lama) en la zanja contiene el suelo maacutes feacutertil de tus terrenosDebemos realizar el mantenimiento de la zanja de infiltracioacuten para asegurar su buen funcionamiento La zanja se limpia sacando la lama acumulada esta se lleva nuevamente a los terrenos iexclDe esta manera se aprovecha la lama
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iexclRecuerdaSi sacas el sedimento o lama la zanja acumula maacutes agua EntoncesEl mantenimiento debe realizarse permanentemente y sobre todo cuando la zanja se haya llenado
iexclCUIDADOAmigo agricultor En lo posible tienes que evitar que los animales entren en las zanjas de infiltracioacuten porque pueden derrumbar los costados de las zanjas y comer los pastos que protegen los camellones Tuacute has invertido tiempo y trabajo en la construccioacuten de las zanjas de infiltracioacuten entonces iexclno permitas que tu trabajo sea destruido
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V BIBLIOGRAFIacuteA
Beniacutetez C Arias W y Quiroz J 1980 Manual de Conservacioacuten de Suelos y Aguas Ministerio de Agricultura y Alimentacioacuten Direccioacuten General de Aguas y Suelos Lima Peruacute
Espildora 1971 Estimacioacuten de Curvas de Intensidad - Duracioacuten - Frecuencia Mediante Coeficientes Generalizados I Coloquio Nacional Sociedad Chilena de Ingenieriacutea Hidraacuteulica Santiago Chile
httpwwwiniaclmediosbibliotecaserieactasNR28871pdf
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httpwwwinfoandinaorgsitesdefaultfilesrecursosTomo1020Practicas20Mecanico20Estructuralespdf
Francke S Vargas R Williams E Pinto M y Barriacutea B 1999 Recuperacioacuten de Suelos Degradados en el Marco de la Nueva Ley de Fomento Forestal Corporacioacuten Nacional Forestal Santiago
Navarro G Lemus M Vaacutesquez R y Bravo R 2000 Restauracioacuten Hidroloacutegica de la Cuenca Poniente del Poblado de Sierras de Bellavista Corporacioacuten Nacional Forestal
Martiacutenez de Azagra A 1996 Disentildeo de Sistemas de Recoleccioacuten de Agua para la Repoblacioacuten Forestal Ediciones Mundi - Prensa Madrid
Millan J Manzanares P Garciacutea J Real P 2000 Estudio Baacutesico Manejo Restauracioacuten de Suelos y Control de Erosioacuten Cuenca Estero Nilahue VI Regioacuten Univ de Concepcioacuten
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INDICE
Tema Paacutegina
Introduccioacuten y objetivoshelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 1
Generalidades y caracteriacutesticas de zanjas de infiltracioacuten y acequias de infiltracioacutenhelliphelliphelliphelliphelliphellip2-5
Metodologiacutea de disentildeo de zanjas de infiltracioacuten y canales de desviacioacuten de aguahelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip6-11
Disentildeo de canales de desviacioacutenhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 11-20
disentildeo de sistema de zanjas de infiltracioacutenhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip21-23
Recomendaciones generaleshelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 24
Ejemplo de disentildeo de acequias de desviacioacutenhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 25-31
Ejemplo de disentildeo de zanjas de infiltracioacutenhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip32-34
Construccioacuten de zanjas de infiltracioacutenhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip34-40
Bibliografiacuteahelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip41
Iacutendicehelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip42
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332 CAacuteLCULO DEL DISTANCIAMIENTO ENTRE ZANJAS A PARTIR DE UNA SUPERFICIE DE LA SECCIOacuteN TRANSVERSAL PREDETERMINADA
Como valores de entrada se necesitan precipitacioacuten efectiva (P e) y dimensiones de la zanja (largo superficie de seccioacuten transversal por lo tanto todos los componentes de la seccioacuten transversal es decir base altura ancho superior taludes inferior y superior) Para este anaacutelisis seraacute considerado sistema de zanja distribuido en tres tresbolillo como el descrito a continuacioacuten
Caacutelculo del distanciamiento entre zanjas
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333 CAacuteLCULO SUPERFICIE SECCIOacuteN TRANSVERSAL DE LA ZANJA A PARTIR DE DISTANCIAMIENTO PREDETERMINADO ENTRE ZANJAS
En este segundo caso se busca obtener las dimensiones de la zanja que sea capaz de retener la escorrentiacutea que recibiraacute del aacuterea de impluvio resultante del distanciamiento predeterminado (Fig Nordm 5)Como el valor es de entrada para el caacutelculo del aacuterea de la seccioacuten transversal se necesita la precipitacioacuten efectiva (P e) y distanciamiento entre zanja (D Fig Nordm7)
Una vez conocida la superficie de la seccioacuten transversal se calculan sus paraacutemetros teniendo en consideracioacuten como valor es de referencia las recomendaciones sobre taludes (Tabla Nordm 7) y adecuaacutendose a las restricciones legales
34 DISENtildeO DE LA SECCIOacuteN TRANSVERSAL DE LA ZANJA DE INFILTRACIOacuteN
A partir del aacuterea de la seccioacuten transversal de la zanja (ecuacioacuten Nordm 9) se procede a su disentildeo que requiere como valores de entrada base (b) taludes (Zinf y Zsup) datos asignados en forma arbitraria extraiacutedos de la experiencia en ter reno Con esta informacioacuten se determinan los demaacutes componentes de la seccioacuten transversal mediante las siguientes ecuaciones
Altura seccioacuten transversal H (Ecuacioacuten Nordm 11)
Ancho superior seccioacuten transversal as (Ecuacioacuten Nordm 12)
Longitud del talud inferior Linf (Ecuacioacuten Nordm 13)
Longitud del talud superior Lsup (Ecuacioacuten Nordm 14)
Obtenidos los resultados anteriores se podraacute construir la matriz de la zanja que maacutes tarde podraacute ser ejecutada en terreno
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35 RECOMENDACIONES GENERALES
En el disentildeo de canales y zanjas es recomendable sobredimensionar la capacidad de estas obras de evacuacioacuten e infiltracioacuten respectivamente teniendo presente que el disentildeo no considera mayor mente suelos saturados y guardando el debido equilibrio entre beneficio y costo
En consideracioacuten a los diferentes tipos de suelos que podemos encontrar es recomendable tener este factor en cuenta a la hora de determinar los taludes ya que una mala determinacioacuten de eacutestos tendriacutea como consecuencia el socavamiento de sus paredes laterales
Debido a los accidentes topograacuteficos del microrelieve la distribucioacuten espacial de las obras en terreno se ve en la praacutectica alterada seriamente Per o a pesar de estas dificultades debiera siempre propenderse a conformar unidades sistematizadas lo maacutes homogeacutenea posible de acuerdo al disentildeo original (zanjas Fig Nordm 7 canales Fig Nordm 3) Entieacutendase como unidad sistematizada la conformada por una aacuterea de captacioacuten de aguas lluvias (aacuterea de impluvio) y un aacuterea de recepcioacuten correspondiente a la obra misma
El correcto funcionamiento y mantenimiento de cada obra de conservacioacuten estaraacuten directamente relacionados con su vida uacutetil ya que procesos como la sedimentacioacuten reducen su capacidad de evacuar o retener escorrentiacutea superficial seguacuten sea el caso disminuyendo por ende el periacuteodo de retorno para el cual fueron construidas
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36 EJEMPLOS APLICACIOacuteN
361 Disentildeo de acequias de desviacioacuten
Se desea defender un tramo de carretera contra la escorrentiacutea superficial que produce una zona de ladera mediante un canal de desviacioacuten revestido de acuerdo con los datos de la siguiente figura La zona del proyecto se encuentra a 2700 msnm en la carretera de Cajamarca - Cumbe Mayo
Tabla A
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Tabla B
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Tabla c
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1 Descarga maacutexima de disentildeoCalcularemos para cada tramo de la figura
ordm Primer tramo (400 m) Bosque 15 pendiente longitud 400 m A = 8 Ha
calculloo de tiempo de concentracion TcTc = Tc1 + Tc2 = (Longitud del tramo)(velocidad ponderada + longitud del tramo)(velocidad maxima erosiva) las velocidades se estiman apartir de la Tabla ATc = 400(1460) + 400(1560) = 92 min
Con este valor se va a la Tabla B para estimar el valor de la intensidad maacutexima con una frecuencia de 10 antildeos
Imax = 70 mmh
El coeficiente de escorrentiacutea (C) se estima a partir de la Tabla C C 1deg tramo= C1 + C2 + C2 = 30 + 20+ 10 +15 = 75
Descarga maacutexima de disentildeo primer tramoQtramo1 = CIA360 = 075708360 = 117 m3s
ordm Segundo tramo (300 m) cultivo en limpio 15 pendiente longitud 400 m A = 4Ha + 2Ha = 6 Ha
calculo de tiempo de concentracion TcTc = Tc2 + Tc2-3 = (Longitud del tramo)(velocidad ponderada + longitud del tramo)(velocidad maxima erosiva) las velocidades se estiman apartir de la Tabla ATc = 92 + 300(1560) = 125 min
Con este valor se va a la Tabla B para estimar el valor de la intensidad maacutexima con una frecuencia de 10 antildeos
Imax = 625 mmh
El coeficiente de escorrentiacutea (C) se estima a partir de la Tabla CPasto natural 4Ha 20 de pendiente C = 30 + 20 + 10 + 15 = 75 entonces 754=300
Cultivo en limpio 2Ha 10 de pendiente C = 20 + 10 + 15 + 10 = 55 entonces 552=110
C2deg tramo = (300 + 110)6 = 68
C promedio tramo 1deg y 2deg = (758 + 686)14 = 72
Descarga maacutexima de disentildeo primer tramo A=8+6=14 HaQtramo2 = CIA360 = 072625360 = 175 m3s
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362 Disentildeo de zanjas de infiltracioacutenA) REGISTROS PLUVIOMETRICOS
Del anaacutelisis de precipitaciones de la Estacioacuten Weberbauer situada a 2536 msnm en la frontera centro oriental del aacutembito del SESA - Cajamarca se tienen los siguientes registros de lluvia maacutexima diarias
B ANAacuteLISIS DE FRECUENCIAS Y PERIODOS DE RETORNO
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Los datos de la columna (d) son graficados en papel de probabilidades Gumbel o se encuentra la distribucioacuten Lluvia Maacutexima Diaria Vs Tr en forma analiacutetica (ver Praacutectica coacutedigo H-2 Anaacutelisis de Tormenta Curvas Intensidad-Frecuencia-Duracioacuten)
Lluvia de Disentildeo = Lluvia Maacutexima Diaria para 10 antildeos de Retorno = 427 mm
C CONVERSIOacuteN DE LA LLUVIA MAacuteXIMA DIARIA A ESCORRENTIacuteASUPERFICIAL
No toda la lluvia que cae se convierte en escorrentiacutea superficial previamente se debe descontar la laacutemina que infiltra Una manera praacutectica de llegar a la lluvia o laacutemina que produce escorrentiacutea superficial es usando el meacutetodo SCS 1956 en donde se relacionan la altura total de lluvia caiacuteda con la que realmente produce escorrentiacutea Este meacutetodo se usa en combinacioacuten con las curvas nuacutemero La mayoriacutea de los suelos del aacutembito de accioacuten del SE5A son laderas empinadas con baja capacidad de infiltracioacuten superficiales con pastos naturales muy pobres que dan escasa cobertura cuando no son suelos sometidos a cultivos anuales Se asume estas condiciones extremas a fin de lograr un dimensionamiento conservador de las acequias de infiltracioacuten CN=875 por supuesto que se pueden aplicar condiciones maacutes favorables en suelos bien manejados y con usos adecuados a su capacidad para obtener disentildeos especiacuteficos en parcelas localesEntrando en la Fig NB 14 con P == 427 mm y CN = 875 hallamos Q = 175 mm de escorrentiacuteaEsto significa que la lluvia maacutexima diaria con 10 antildeos de frecuencia produciraacute 175 mm de escorrentiacutea oacute 175 m Ha oacute 00175 m m2
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D SECCIOacuteN DE ACEQUIA STANDARD Y ESPACIAMIENTO MAacuteXIMO
Adoptando la seccioacuten trapecial mostrada en la figura con un tirante de agua de 040 metros(que es tambieacuten la altura de los tabiques) tendremos una seccioacuten hidraacuteulica de 032 m2En 100 ml de acequia seraacuten 32 m3
Aacuterea de recoleccioacuten Maacutexima por Acequia de 100 ml = 3200175 = 1829 m2 Espaciamiento Maacuteximo = (1829m2)100m = 183m
Si seleccionamos con fines praacutecticos un espaciamiento maacuteximo de 20 m el incremento de volumen en la acequia representa 003 m de elevacioacuten en el tirante de agua lo cual no tiene importancia si hemos dimensionado las acequiase con un borde libre de 010 m Tambieacuten se debe tener en cuenta la longitud de la pendiente que debe ser menor cuanto mayor es la gradiente del terreno
IV CONSTRUCCIOacuteN DE ZANJAS DE INFILTRACIOacuteN
iquestQUE MATERIALES Y HERRAMIENTAS SE NECESITAN PARA CONSTRUIR LAS ZANJAS DE INFILTRACIOacuteN Los materiales a utilizarse son los siguientes
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iquestCOMO FUNCIONA LA ZANJA DE INFILTRACIOacuteN
El agua que se acumula en la zanja se infiltra al suelo y da humedad a las plantas situadas en la parte baja de la zanja La zanja de infiltracioacuten ayuda a las plantitas a tener maacutes agua en los periacuteodos con poca lluvia dando agua y vida
iquestDOacuteNDE CONSTRUIR LAS ZANJAS DE INFILTRACIOacuteN
Es lo maacutes recomendable construir las zanjas de infiltracioacuten en TERRENOS DE PASTIZALES SOBRE TODO EN LA PARTE SUPERIOR DE TERRENOS SECOS
Ademaacutes las zanjas de infiltracioacuten funcionan mejor cuando se construyen en LAS PARTES MAacuteS INCLINADAS DEL TERRENO
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LA CONSTRUCCIOacuteN DE LAS ZANJAS DE INFILTRACIOacuteN
Para construir las zanjas de infiltracioacuten seguimos 6 pasos
PASO 1Con el nivel en ldquoArdquo marcamos las liacuteneas sin caiacuteda donde queremos construir las zanjas de infiltracioacuten
PASO 2Sobre la liacutenea sin caiacuteda se marcan las zanjas de infiltracioacuten tomando en cuenta el largo y ancho de la zanja asiacute como la distancia entre zanjasLargo de la zanja 2 metros (2 pasos)Ancho de la zanja 40 centiacutemetros (2 cuartas)Ancho del tabique 40 centiacutemetros (2 cuartas)
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PASO 3Se excava la zanja hasta una profundidad de 40 cm Luego se ensancha la parte superior para evitar que caigan las paredes (o taludes) de la zanja
PASO 4La tierra que se saca de la zanja de infiltracioacuten debe depositarse en la parte baja de la zanja formando un pequentildeo camelloacutenOJOSe debe depositar la tierra no muy cerca de la zanja sino a unos 20 centiacutemetros (1 cuarta) de distancia para que la tierra no caiga otra vez en la zanja
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El espacio que hay entre una y otra zanja de infiltracioacuten tambieacuten debe excavarse hasta una profundidad de 10 centiacutemetros (una tacuteajlla)
Esto es importante porque permitiraacute que el agua de una zanja llena pueda pasar a otra zanja llenando asiacute todas las zanjas por igual
PASO 6Es bueno plantar pastos sobre los camellones para que estos sean maacutes fuertes y puedan aguantar mucho tiempo
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EL MANTENIMIENTODE LAS ZANJAS DE INFILTRACIOacuteN
Con cada tormenta de lluvia las zanjas de infiltracioacuten se llenan con tierra y restos de plantas
OJOiexclCuando estaacute llena la zanja de infiltracioacuten ya no puede acumular agua El material acumulado (lama) en la zanja contiene el suelo maacutes feacutertil de tus terrenosDebemos realizar el mantenimiento de la zanja de infiltracioacuten para asegurar su buen funcionamiento La zanja se limpia sacando la lama acumulada esta se lleva nuevamente a los terrenos iexclDe esta manera se aprovecha la lama
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iexclRecuerdaSi sacas el sedimento o lama la zanja acumula maacutes agua EntoncesEl mantenimiento debe realizarse permanentemente y sobre todo cuando la zanja se haya llenado
iexclCUIDADOAmigo agricultor En lo posible tienes que evitar que los animales entren en las zanjas de infiltracioacuten porque pueden derrumbar los costados de las zanjas y comer los pastos que protegen los camellones Tuacute has invertido tiempo y trabajo en la construccioacuten de las zanjas de infiltracioacuten entonces iexclno permitas que tu trabajo sea destruido
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Disentildeo de zanjas de infiltracioacuten y acequias de desviacioacuten
V BIBLIOGRAFIacuteA
Beniacutetez C Arias W y Quiroz J 1980 Manual de Conservacioacuten de Suelos y Aguas Ministerio de Agricultura y Alimentacioacuten Direccioacuten General de Aguas y Suelos Lima Peruacute
Espildora 1971 Estimacioacuten de Curvas de Intensidad - Duracioacuten - Frecuencia Mediante Coeficientes Generalizados I Coloquio Nacional Sociedad Chilena de Ingenieriacutea Hidraacuteulica Santiago Chile
httpwwwiniaclmediosbibliotecaserieactasNR28871pdf
httpwwwoasificationcomarchivosManual20de20Maucopdf
httpwwwbvcooperacionpebibliotecabitstream12345678936276BVCI0002415_2pdf
httpwwwinfoandinaorgsitesdefaultfilesrecursosTomo1020Practicas20Mecanico20Estructuralespdf
Francke S Vargas R Williams E Pinto M y Barriacutea B 1999 Recuperacioacuten de Suelos Degradados en el Marco de la Nueva Ley de Fomento Forestal Corporacioacuten Nacional Forestal Santiago
Navarro G Lemus M Vaacutesquez R y Bravo R 2000 Restauracioacuten Hidroloacutegica de la Cuenca Poniente del Poblado de Sierras de Bellavista Corporacioacuten Nacional Forestal
Martiacutenez de Azagra A 1996 Disentildeo de Sistemas de Recoleccioacuten de Agua para la Repoblacioacuten Forestal Ediciones Mundi - Prensa Madrid
Millan J Manzanares P Garciacutea J Real P 2000 Estudio Baacutesico Manejo Restauracioacuten de Suelos y Control de Erosioacuten Cuenca Estero Nilahue VI Regioacuten Univ de Concepcioacuten
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Disentildeo de zanjas de infiltracioacuten y acequias de desviacioacuten
INDICE
Tema Paacutegina
Introduccioacuten y objetivoshelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 1
Generalidades y caracteriacutesticas de zanjas de infiltracioacuten y acequias de infiltracioacutenhelliphelliphelliphelliphelliphellip2-5
Metodologiacutea de disentildeo de zanjas de infiltracioacuten y canales de desviacioacuten de aguahelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip6-11
Disentildeo de canales de desviacioacutenhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 11-20
disentildeo de sistema de zanjas de infiltracioacutenhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip21-23
Recomendaciones generaleshelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 24
Ejemplo de disentildeo de acequias de desviacioacutenhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 25-31
Ejemplo de disentildeo de zanjas de infiltracioacutenhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip32-34
Construccioacuten de zanjas de infiltracioacutenhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip34-40
Bibliografiacuteahelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip41
Iacutendicehelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip42
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333 CAacuteLCULO SUPERFICIE SECCIOacuteN TRANSVERSAL DE LA ZANJA A PARTIR DE DISTANCIAMIENTO PREDETERMINADO ENTRE ZANJAS
En este segundo caso se busca obtener las dimensiones de la zanja que sea capaz de retener la escorrentiacutea que recibiraacute del aacuterea de impluvio resultante del distanciamiento predeterminado (Fig Nordm 5)Como el valor es de entrada para el caacutelculo del aacuterea de la seccioacuten transversal se necesita la precipitacioacuten efectiva (P e) y distanciamiento entre zanja (D Fig Nordm7)
Una vez conocida la superficie de la seccioacuten transversal se calculan sus paraacutemetros teniendo en consideracioacuten como valor es de referencia las recomendaciones sobre taludes (Tabla Nordm 7) y adecuaacutendose a las restricciones legales
34 DISENtildeO DE LA SECCIOacuteN TRANSVERSAL DE LA ZANJA DE INFILTRACIOacuteN
A partir del aacuterea de la seccioacuten transversal de la zanja (ecuacioacuten Nordm 9) se procede a su disentildeo que requiere como valores de entrada base (b) taludes (Zinf y Zsup) datos asignados en forma arbitraria extraiacutedos de la experiencia en ter reno Con esta informacioacuten se determinan los demaacutes componentes de la seccioacuten transversal mediante las siguientes ecuaciones
Altura seccioacuten transversal H (Ecuacioacuten Nordm 11)
Ancho superior seccioacuten transversal as (Ecuacioacuten Nordm 12)
Longitud del talud inferior Linf (Ecuacioacuten Nordm 13)
Longitud del talud superior Lsup (Ecuacioacuten Nordm 14)
Obtenidos los resultados anteriores se podraacute construir la matriz de la zanja que maacutes tarde podraacute ser ejecutada en terreno
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Disentildeo de zanjas de infiltracioacuten y acequias de desviacioacuten
35 RECOMENDACIONES GENERALES
En el disentildeo de canales y zanjas es recomendable sobredimensionar la capacidad de estas obras de evacuacioacuten e infiltracioacuten respectivamente teniendo presente que el disentildeo no considera mayor mente suelos saturados y guardando el debido equilibrio entre beneficio y costo
En consideracioacuten a los diferentes tipos de suelos que podemos encontrar es recomendable tener este factor en cuenta a la hora de determinar los taludes ya que una mala determinacioacuten de eacutestos tendriacutea como consecuencia el socavamiento de sus paredes laterales
Debido a los accidentes topograacuteficos del microrelieve la distribucioacuten espacial de las obras en terreno se ve en la praacutectica alterada seriamente Per o a pesar de estas dificultades debiera siempre propenderse a conformar unidades sistematizadas lo maacutes homogeacutenea posible de acuerdo al disentildeo original (zanjas Fig Nordm 7 canales Fig Nordm 3) Entieacutendase como unidad sistematizada la conformada por una aacuterea de captacioacuten de aguas lluvias (aacuterea de impluvio) y un aacuterea de recepcioacuten correspondiente a la obra misma
El correcto funcionamiento y mantenimiento de cada obra de conservacioacuten estaraacuten directamente relacionados con su vida uacutetil ya que procesos como la sedimentacioacuten reducen su capacidad de evacuar o retener escorrentiacutea superficial seguacuten sea el caso disminuyendo por ende el periacuteodo de retorno para el cual fueron construidas
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Disentildeo de zanjas de infiltracioacuten y acequias de desviacioacuten
36 EJEMPLOS APLICACIOacuteN
361 Disentildeo de acequias de desviacioacuten
Se desea defender un tramo de carretera contra la escorrentiacutea superficial que produce una zona de ladera mediante un canal de desviacioacuten revestido de acuerdo con los datos de la siguiente figura La zona del proyecto se encuentra a 2700 msnm en la carretera de Cajamarca - Cumbe Mayo
Tabla A
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Tabla B
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Tabla c
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1 Descarga maacutexima de disentildeoCalcularemos para cada tramo de la figura
ordm Primer tramo (400 m) Bosque 15 pendiente longitud 400 m A = 8 Ha
calculloo de tiempo de concentracion TcTc = Tc1 + Tc2 = (Longitud del tramo)(velocidad ponderada + longitud del tramo)(velocidad maxima erosiva) las velocidades se estiman apartir de la Tabla ATc = 400(1460) + 400(1560) = 92 min
Con este valor se va a la Tabla B para estimar el valor de la intensidad maacutexima con una frecuencia de 10 antildeos
Imax = 70 mmh
El coeficiente de escorrentiacutea (C) se estima a partir de la Tabla C C 1deg tramo= C1 + C2 + C2 = 30 + 20+ 10 +15 = 75
Descarga maacutexima de disentildeo primer tramoQtramo1 = CIA360 = 075708360 = 117 m3s
ordm Segundo tramo (300 m) cultivo en limpio 15 pendiente longitud 400 m A = 4Ha + 2Ha = 6 Ha
calculo de tiempo de concentracion TcTc = Tc2 + Tc2-3 = (Longitud del tramo)(velocidad ponderada + longitud del tramo)(velocidad maxima erosiva) las velocidades se estiman apartir de la Tabla ATc = 92 + 300(1560) = 125 min
Con este valor se va a la Tabla B para estimar el valor de la intensidad maacutexima con una frecuencia de 10 antildeos
Imax = 625 mmh
El coeficiente de escorrentiacutea (C) se estima a partir de la Tabla CPasto natural 4Ha 20 de pendiente C = 30 + 20 + 10 + 15 = 75 entonces 754=300
Cultivo en limpio 2Ha 10 de pendiente C = 20 + 10 + 15 + 10 = 55 entonces 552=110
C2deg tramo = (300 + 110)6 = 68
C promedio tramo 1deg y 2deg = (758 + 686)14 = 72
Descarga maacutexima de disentildeo primer tramo A=8+6=14 HaQtramo2 = CIA360 = 072625360 = 175 m3s
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362 Disentildeo de zanjas de infiltracioacutenA) REGISTROS PLUVIOMETRICOS
Del anaacutelisis de precipitaciones de la Estacioacuten Weberbauer situada a 2536 msnm en la frontera centro oriental del aacutembito del SESA - Cajamarca se tienen los siguientes registros de lluvia maacutexima diarias
B ANAacuteLISIS DE FRECUENCIAS Y PERIODOS DE RETORNO
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Disentildeo de zanjas de infiltracioacuten y acequias de desviacioacuten
Los datos de la columna (d) son graficados en papel de probabilidades Gumbel o se encuentra la distribucioacuten Lluvia Maacutexima Diaria Vs Tr en forma analiacutetica (ver Praacutectica coacutedigo H-2 Anaacutelisis de Tormenta Curvas Intensidad-Frecuencia-Duracioacuten)
Lluvia de Disentildeo = Lluvia Maacutexima Diaria para 10 antildeos de Retorno = 427 mm
C CONVERSIOacuteN DE LA LLUVIA MAacuteXIMA DIARIA A ESCORRENTIacuteASUPERFICIAL
No toda la lluvia que cae se convierte en escorrentiacutea superficial previamente se debe descontar la laacutemina que infiltra Una manera praacutectica de llegar a la lluvia o laacutemina que produce escorrentiacutea superficial es usando el meacutetodo SCS 1956 en donde se relacionan la altura total de lluvia caiacuteda con la que realmente produce escorrentiacutea Este meacutetodo se usa en combinacioacuten con las curvas nuacutemero La mayoriacutea de los suelos del aacutembito de accioacuten del SE5A son laderas empinadas con baja capacidad de infiltracioacuten superficiales con pastos naturales muy pobres que dan escasa cobertura cuando no son suelos sometidos a cultivos anuales Se asume estas condiciones extremas a fin de lograr un dimensionamiento conservador de las acequias de infiltracioacuten CN=875 por supuesto que se pueden aplicar condiciones maacutes favorables en suelos bien manejados y con usos adecuados a su capacidad para obtener disentildeos especiacuteficos en parcelas localesEntrando en la Fig NB 14 con P == 427 mm y CN = 875 hallamos Q = 175 mm de escorrentiacuteaEsto significa que la lluvia maacutexima diaria con 10 antildeos de frecuencia produciraacute 175 mm de escorrentiacutea oacute 175 m Ha oacute 00175 m m2
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Disentildeo de zanjas de infiltracioacuten y acequias de desviacioacuten
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Disentildeo de zanjas de infiltracioacuten y acequias de desviacioacuten
D SECCIOacuteN DE ACEQUIA STANDARD Y ESPACIAMIENTO MAacuteXIMO
Adoptando la seccioacuten trapecial mostrada en la figura con un tirante de agua de 040 metros(que es tambieacuten la altura de los tabiques) tendremos una seccioacuten hidraacuteulica de 032 m2En 100 ml de acequia seraacuten 32 m3
Aacuterea de recoleccioacuten Maacutexima por Acequia de 100 ml = 3200175 = 1829 m2 Espaciamiento Maacuteximo = (1829m2)100m = 183m
Si seleccionamos con fines praacutecticos un espaciamiento maacuteximo de 20 m el incremento de volumen en la acequia representa 003 m de elevacioacuten en el tirante de agua lo cual no tiene importancia si hemos dimensionado las acequiase con un borde libre de 010 m Tambieacuten se debe tener en cuenta la longitud de la pendiente que debe ser menor cuanto mayor es la gradiente del terreno
IV CONSTRUCCIOacuteN DE ZANJAS DE INFILTRACIOacuteN
iquestQUE MATERIALES Y HERRAMIENTAS SE NECESITAN PARA CONSTRUIR LAS ZANJAS DE INFILTRACIOacuteN Los materiales a utilizarse son los siguientes
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Disentildeo de zanjas de infiltracioacuten y acequias de desviacioacuten
iquestCOMO FUNCIONA LA ZANJA DE INFILTRACIOacuteN
El agua que se acumula en la zanja se infiltra al suelo y da humedad a las plantas situadas en la parte baja de la zanja La zanja de infiltracioacuten ayuda a las plantitas a tener maacutes agua en los periacuteodos con poca lluvia dando agua y vida
iquestDOacuteNDE CONSTRUIR LAS ZANJAS DE INFILTRACIOacuteN
Es lo maacutes recomendable construir las zanjas de infiltracioacuten en TERRENOS DE PASTIZALES SOBRE TODO EN LA PARTE SUPERIOR DE TERRENOS SECOS
Ademaacutes las zanjas de infiltracioacuten funcionan mejor cuando se construyen en LAS PARTES MAacuteS INCLINADAS DEL TERRENO
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Disentildeo de zanjas de infiltracioacuten y acequias de desviacioacuten
LA CONSTRUCCIOacuteN DE LAS ZANJAS DE INFILTRACIOacuteN
Para construir las zanjas de infiltracioacuten seguimos 6 pasos
PASO 1Con el nivel en ldquoArdquo marcamos las liacuteneas sin caiacuteda donde queremos construir las zanjas de infiltracioacuten
PASO 2Sobre la liacutenea sin caiacuteda se marcan las zanjas de infiltracioacuten tomando en cuenta el largo y ancho de la zanja asiacute como la distancia entre zanjasLargo de la zanja 2 metros (2 pasos)Ancho de la zanja 40 centiacutemetros (2 cuartas)Ancho del tabique 40 centiacutemetros (2 cuartas)
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Disentildeo de zanjas de infiltracioacuten y acequias de desviacioacuten
PASO 3Se excava la zanja hasta una profundidad de 40 cm Luego se ensancha la parte superior para evitar que caigan las paredes (o taludes) de la zanja
PASO 4La tierra que se saca de la zanja de infiltracioacuten debe depositarse en la parte baja de la zanja formando un pequentildeo camelloacutenOJOSe debe depositar la tierra no muy cerca de la zanja sino a unos 20 centiacutemetros (1 cuarta) de distancia para que la tierra no caiga otra vez en la zanja
PASO 5
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Disentildeo de zanjas de infiltracioacuten y acequias de desviacioacuten
El espacio que hay entre una y otra zanja de infiltracioacuten tambieacuten debe excavarse hasta una profundidad de 10 centiacutemetros (una tacuteajlla)
Esto es importante porque permitiraacute que el agua de una zanja llena pueda pasar a otra zanja llenando asiacute todas las zanjas por igual
PASO 6Es bueno plantar pastos sobre los camellones para que estos sean maacutes fuertes y puedan aguantar mucho tiempo
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EL MANTENIMIENTODE LAS ZANJAS DE INFILTRACIOacuteN
Con cada tormenta de lluvia las zanjas de infiltracioacuten se llenan con tierra y restos de plantas
OJOiexclCuando estaacute llena la zanja de infiltracioacuten ya no puede acumular agua El material acumulado (lama) en la zanja contiene el suelo maacutes feacutertil de tus terrenosDebemos realizar el mantenimiento de la zanja de infiltracioacuten para asegurar su buen funcionamiento La zanja se limpia sacando la lama acumulada esta se lleva nuevamente a los terrenos iexclDe esta manera se aprovecha la lama
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Disentildeo de zanjas de infiltracioacuten y acequias de desviacioacuten
iexclRecuerdaSi sacas el sedimento o lama la zanja acumula maacutes agua EntoncesEl mantenimiento debe realizarse permanentemente y sobre todo cuando la zanja se haya llenado
iexclCUIDADOAmigo agricultor En lo posible tienes que evitar que los animales entren en las zanjas de infiltracioacuten porque pueden derrumbar los costados de las zanjas y comer los pastos que protegen los camellones Tuacute has invertido tiempo y trabajo en la construccioacuten de las zanjas de infiltracioacuten entonces iexclno permitas que tu trabajo sea destruido
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V BIBLIOGRAFIacuteA
Beniacutetez C Arias W y Quiroz J 1980 Manual de Conservacioacuten de Suelos y Aguas Ministerio de Agricultura y Alimentacioacuten Direccioacuten General de Aguas y Suelos Lima Peruacute
Espildora 1971 Estimacioacuten de Curvas de Intensidad - Duracioacuten - Frecuencia Mediante Coeficientes Generalizados I Coloquio Nacional Sociedad Chilena de Ingenieriacutea Hidraacuteulica Santiago Chile
httpwwwiniaclmediosbibliotecaserieactasNR28871pdf
httpwwwoasificationcomarchivosManual20de20Maucopdf
httpwwwbvcooperacionpebibliotecabitstream12345678936276BVCI0002415_2pdf
httpwwwinfoandinaorgsitesdefaultfilesrecursosTomo1020Practicas20Mecanico20Estructuralespdf
Francke S Vargas R Williams E Pinto M y Barriacutea B 1999 Recuperacioacuten de Suelos Degradados en el Marco de la Nueva Ley de Fomento Forestal Corporacioacuten Nacional Forestal Santiago
Navarro G Lemus M Vaacutesquez R y Bravo R 2000 Restauracioacuten Hidroloacutegica de la Cuenca Poniente del Poblado de Sierras de Bellavista Corporacioacuten Nacional Forestal
Martiacutenez de Azagra A 1996 Disentildeo de Sistemas de Recoleccioacuten de Agua para la Repoblacioacuten Forestal Ediciones Mundi - Prensa Madrid
Millan J Manzanares P Garciacutea J Real P 2000 Estudio Baacutesico Manejo Restauracioacuten de Suelos y Control de Erosioacuten Cuenca Estero Nilahue VI Regioacuten Univ de Concepcioacuten
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INDICE
Tema Paacutegina
Introduccioacuten y objetivoshelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 1
Generalidades y caracteriacutesticas de zanjas de infiltracioacuten y acequias de infiltracioacutenhelliphelliphelliphelliphelliphellip2-5
Metodologiacutea de disentildeo de zanjas de infiltracioacuten y canales de desviacioacuten de aguahelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip6-11
Disentildeo de canales de desviacioacutenhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 11-20
disentildeo de sistema de zanjas de infiltracioacutenhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip21-23
Recomendaciones generaleshelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 24
Ejemplo de disentildeo de acequias de desviacioacutenhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 25-31
Ejemplo de disentildeo de zanjas de infiltracioacutenhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip32-34
Construccioacuten de zanjas de infiltracioacutenhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip34-40
Bibliografiacuteahelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip41
Iacutendicehelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip42
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35 RECOMENDACIONES GENERALES
En el disentildeo de canales y zanjas es recomendable sobredimensionar la capacidad de estas obras de evacuacioacuten e infiltracioacuten respectivamente teniendo presente que el disentildeo no considera mayor mente suelos saturados y guardando el debido equilibrio entre beneficio y costo
En consideracioacuten a los diferentes tipos de suelos que podemos encontrar es recomendable tener este factor en cuenta a la hora de determinar los taludes ya que una mala determinacioacuten de eacutestos tendriacutea como consecuencia el socavamiento de sus paredes laterales
Debido a los accidentes topograacuteficos del microrelieve la distribucioacuten espacial de las obras en terreno se ve en la praacutectica alterada seriamente Per o a pesar de estas dificultades debiera siempre propenderse a conformar unidades sistematizadas lo maacutes homogeacutenea posible de acuerdo al disentildeo original (zanjas Fig Nordm 7 canales Fig Nordm 3) Entieacutendase como unidad sistematizada la conformada por una aacuterea de captacioacuten de aguas lluvias (aacuterea de impluvio) y un aacuterea de recepcioacuten correspondiente a la obra misma
El correcto funcionamiento y mantenimiento de cada obra de conservacioacuten estaraacuten directamente relacionados con su vida uacutetil ya que procesos como la sedimentacioacuten reducen su capacidad de evacuar o retener escorrentiacutea superficial seguacuten sea el caso disminuyendo por ende el periacuteodo de retorno para el cual fueron construidas
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36 EJEMPLOS APLICACIOacuteN
361 Disentildeo de acequias de desviacioacuten
Se desea defender un tramo de carretera contra la escorrentiacutea superficial que produce una zona de ladera mediante un canal de desviacioacuten revestido de acuerdo con los datos de la siguiente figura La zona del proyecto se encuentra a 2700 msnm en la carretera de Cajamarca - Cumbe Mayo
Tabla A
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1 Descarga maacutexima de disentildeoCalcularemos para cada tramo de la figura
ordm Primer tramo (400 m) Bosque 15 pendiente longitud 400 m A = 8 Ha
calculloo de tiempo de concentracion TcTc = Tc1 + Tc2 = (Longitud del tramo)(velocidad ponderada + longitud del tramo)(velocidad maxima erosiva) las velocidades se estiman apartir de la Tabla ATc = 400(1460) + 400(1560) = 92 min
Con este valor se va a la Tabla B para estimar el valor de la intensidad maacutexima con una frecuencia de 10 antildeos
Imax = 70 mmh
El coeficiente de escorrentiacutea (C) se estima a partir de la Tabla C C 1deg tramo= C1 + C2 + C2 = 30 + 20+ 10 +15 = 75
Descarga maacutexima de disentildeo primer tramoQtramo1 = CIA360 = 075708360 = 117 m3s
ordm Segundo tramo (300 m) cultivo en limpio 15 pendiente longitud 400 m A = 4Ha + 2Ha = 6 Ha
calculo de tiempo de concentracion TcTc = Tc2 + Tc2-3 = (Longitud del tramo)(velocidad ponderada + longitud del tramo)(velocidad maxima erosiva) las velocidades se estiman apartir de la Tabla ATc = 92 + 300(1560) = 125 min
Con este valor se va a la Tabla B para estimar el valor de la intensidad maacutexima con una frecuencia de 10 antildeos
Imax = 625 mmh
El coeficiente de escorrentiacutea (C) se estima a partir de la Tabla CPasto natural 4Ha 20 de pendiente C = 30 + 20 + 10 + 15 = 75 entonces 754=300
Cultivo en limpio 2Ha 10 de pendiente C = 20 + 10 + 15 + 10 = 55 entonces 552=110
C2deg tramo = (300 + 110)6 = 68
C promedio tramo 1deg y 2deg = (758 + 686)14 = 72
Descarga maacutexima de disentildeo primer tramo A=8+6=14 HaQtramo2 = CIA360 = 072625360 = 175 m3s
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362 Disentildeo de zanjas de infiltracioacutenA) REGISTROS PLUVIOMETRICOS
Del anaacutelisis de precipitaciones de la Estacioacuten Weberbauer situada a 2536 msnm en la frontera centro oriental del aacutembito del SESA - Cajamarca se tienen los siguientes registros de lluvia maacutexima diarias
B ANAacuteLISIS DE FRECUENCIAS Y PERIODOS DE RETORNO
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Los datos de la columna (d) son graficados en papel de probabilidades Gumbel o se encuentra la distribucioacuten Lluvia Maacutexima Diaria Vs Tr en forma analiacutetica (ver Praacutectica coacutedigo H-2 Anaacutelisis de Tormenta Curvas Intensidad-Frecuencia-Duracioacuten)
Lluvia de Disentildeo = Lluvia Maacutexima Diaria para 10 antildeos de Retorno = 427 mm
C CONVERSIOacuteN DE LA LLUVIA MAacuteXIMA DIARIA A ESCORRENTIacuteASUPERFICIAL
No toda la lluvia que cae se convierte en escorrentiacutea superficial previamente se debe descontar la laacutemina que infiltra Una manera praacutectica de llegar a la lluvia o laacutemina que produce escorrentiacutea superficial es usando el meacutetodo SCS 1956 en donde se relacionan la altura total de lluvia caiacuteda con la que realmente produce escorrentiacutea Este meacutetodo se usa en combinacioacuten con las curvas nuacutemero La mayoriacutea de los suelos del aacutembito de accioacuten del SE5A son laderas empinadas con baja capacidad de infiltracioacuten superficiales con pastos naturales muy pobres que dan escasa cobertura cuando no son suelos sometidos a cultivos anuales Se asume estas condiciones extremas a fin de lograr un dimensionamiento conservador de las acequias de infiltracioacuten CN=875 por supuesto que se pueden aplicar condiciones maacutes favorables en suelos bien manejados y con usos adecuados a su capacidad para obtener disentildeos especiacuteficos en parcelas localesEntrando en la Fig NB 14 con P == 427 mm y CN = 875 hallamos Q = 175 mm de escorrentiacuteaEsto significa que la lluvia maacutexima diaria con 10 antildeos de frecuencia produciraacute 175 mm de escorrentiacutea oacute 175 m Ha oacute 00175 m m2
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D SECCIOacuteN DE ACEQUIA STANDARD Y ESPACIAMIENTO MAacuteXIMO
Adoptando la seccioacuten trapecial mostrada en la figura con un tirante de agua de 040 metros(que es tambieacuten la altura de los tabiques) tendremos una seccioacuten hidraacuteulica de 032 m2En 100 ml de acequia seraacuten 32 m3
Aacuterea de recoleccioacuten Maacutexima por Acequia de 100 ml = 3200175 = 1829 m2 Espaciamiento Maacuteximo = (1829m2)100m = 183m
Si seleccionamos con fines praacutecticos un espaciamiento maacuteximo de 20 m el incremento de volumen en la acequia representa 003 m de elevacioacuten en el tirante de agua lo cual no tiene importancia si hemos dimensionado las acequiase con un borde libre de 010 m Tambieacuten se debe tener en cuenta la longitud de la pendiente que debe ser menor cuanto mayor es la gradiente del terreno
IV CONSTRUCCIOacuteN DE ZANJAS DE INFILTRACIOacuteN
iquestQUE MATERIALES Y HERRAMIENTAS SE NECESITAN PARA CONSTRUIR LAS ZANJAS DE INFILTRACIOacuteN Los materiales a utilizarse son los siguientes
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Disentildeo de zanjas de infiltracioacuten y acequias de desviacioacuten
iquestCOMO FUNCIONA LA ZANJA DE INFILTRACIOacuteN
El agua que se acumula en la zanja se infiltra al suelo y da humedad a las plantas situadas en la parte baja de la zanja La zanja de infiltracioacuten ayuda a las plantitas a tener maacutes agua en los periacuteodos con poca lluvia dando agua y vida
iquestDOacuteNDE CONSTRUIR LAS ZANJAS DE INFILTRACIOacuteN
Es lo maacutes recomendable construir las zanjas de infiltracioacuten en TERRENOS DE PASTIZALES SOBRE TODO EN LA PARTE SUPERIOR DE TERRENOS SECOS
Ademaacutes las zanjas de infiltracioacuten funcionan mejor cuando se construyen en LAS PARTES MAacuteS INCLINADAS DEL TERRENO
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Disentildeo de zanjas de infiltracioacuten y acequias de desviacioacuten
LA CONSTRUCCIOacuteN DE LAS ZANJAS DE INFILTRACIOacuteN
Para construir las zanjas de infiltracioacuten seguimos 6 pasos
PASO 1Con el nivel en ldquoArdquo marcamos las liacuteneas sin caiacuteda donde queremos construir las zanjas de infiltracioacuten
PASO 2Sobre la liacutenea sin caiacuteda se marcan las zanjas de infiltracioacuten tomando en cuenta el largo y ancho de la zanja asiacute como la distancia entre zanjasLargo de la zanja 2 metros (2 pasos)Ancho de la zanja 40 centiacutemetros (2 cuartas)Ancho del tabique 40 centiacutemetros (2 cuartas)
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Disentildeo de zanjas de infiltracioacuten y acequias de desviacioacuten
PASO 3Se excava la zanja hasta una profundidad de 40 cm Luego se ensancha la parte superior para evitar que caigan las paredes (o taludes) de la zanja
PASO 4La tierra que se saca de la zanja de infiltracioacuten debe depositarse en la parte baja de la zanja formando un pequentildeo camelloacutenOJOSe debe depositar la tierra no muy cerca de la zanja sino a unos 20 centiacutemetros (1 cuarta) de distancia para que la tierra no caiga otra vez en la zanja
PASO 5
40
Disentildeo de zanjas de infiltracioacuten y acequias de desviacioacuten
El espacio que hay entre una y otra zanja de infiltracioacuten tambieacuten debe excavarse hasta una profundidad de 10 centiacutemetros (una tacuteajlla)
Esto es importante porque permitiraacute que el agua de una zanja llena pueda pasar a otra zanja llenando asiacute todas las zanjas por igual
PASO 6Es bueno plantar pastos sobre los camellones para que estos sean maacutes fuertes y puedan aguantar mucho tiempo
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Disentildeo de zanjas de infiltracioacuten y acequias de desviacioacuten
EL MANTENIMIENTODE LAS ZANJAS DE INFILTRACIOacuteN
Con cada tormenta de lluvia las zanjas de infiltracioacuten se llenan con tierra y restos de plantas
OJOiexclCuando estaacute llena la zanja de infiltracioacuten ya no puede acumular agua El material acumulado (lama) en la zanja contiene el suelo maacutes feacutertil de tus terrenosDebemos realizar el mantenimiento de la zanja de infiltracioacuten para asegurar su buen funcionamiento La zanja se limpia sacando la lama acumulada esta se lleva nuevamente a los terrenos iexclDe esta manera se aprovecha la lama
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Disentildeo de zanjas de infiltracioacuten y acequias de desviacioacuten
iexclRecuerdaSi sacas el sedimento o lama la zanja acumula maacutes agua EntoncesEl mantenimiento debe realizarse permanentemente y sobre todo cuando la zanja se haya llenado
iexclCUIDADOAmigo agricultor En lo posible tienes que evitar que los animales entren en las zanjas de infiltracioacuten porque pueden derrumbar los costados de las zanjas y comer los pastos que protegen los camellones Tuacute has invertido tiempo y trabajo en la construccioacuten de las zanjas de infiltracioacuten entonces iexclno permitas que tu trabajo sea destruido
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Disentildeo de zanjas de infiltracioacuten y acequias de desviacioacuten
V BIBLIOGRAFIacuteA
Beniacutetez C Arias W y Quiroz J 1980 Manual de Conservacioacuten de Suelos y Aguas Ministerio de Agricultura y Alimentacioacuten Direccioacuten General de Aguas y Suelos Lima Peruacute
Espildora 1971 Estimacioacuten de Curvas de Intensidad - Duracioacuten - Frecuencia Mediante Coeficientes Generalizados I Coloquio Nacional Sociedad Chilena de Ingenieriacutea Hidraacuteulica Santiago Chile
httpwwwiniaclmediosbibliotecaserieactasNR28871pdf
httpwwwoasificationcomarchivosManual20de20Maucopdf
httpwwwbvcooperacionpebibliotecabitstream12345678936276BVCI0002415_2pdf
httpwwwinfoandinaorgsitesdefaultfilesrecursosTomo1020Practicas20Mecanico20Estructuralespdf
Francke S Vargas R Williams E Pinto M y Barriacutea B 1999 Recuperacioacuten de Suelos Degradados en el Marco de la Nueva Ley de Fomento Forestal Corporacioacuten Nacional Forestal Santiago
Navarro G Lemus M Vaacutesquez R y Bravo R 2000 Restauracioacuten Hidroloacutegica de la Cuenca Poniente del Poblado de Sierras de Bellavista Corporacioacuten Nacional Forestal
Martiacutenez de Azagra A 1996 Disentildeo de Sistemas de Recoleccioacuten de Agua para la Repoblacioacuten Forestal Ediciones Mundi - Prensa Madrid
Millan J Manzanares P Garciacutea J Real P 2000 Estudio Baacutesico Manejo Restauracioacuten de Suelos y Control de Erosioacuten Cuenca Estero Nilahue VI Regioacuten Univ de Concepcioacuten
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Disentildeo de zanjas de infiltracioacuten y acequias de desviacioacuten
INDICE
Tema Paacutegina
Introduccioacuten y objetivoshelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 1
Generalidades y caracteriacutesticas de zanjas de infiltracioacuten y acequias de infiltracioacutenhelliphelliphelliphelliphelliphellip2-5
Metodologiacutea de disentildeo de zanjas de infiltracioacuten y canales de desviacioacuten de aguahelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip6-11
Disentildeo de canales de desviacioacutenhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 11-20
disentildeo de sistema de zanjas de infiltracioacutenhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip21-23
Recomendaciones generaleshelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 24
Ejemplo de disentildeo de acequias de desviacioacutenhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 25-31
Ejemplo de disentildeo de zanjas de infiltracioacutenhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip32-34
Construccioacuten de zanjas de infiltracioacutenhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip34-40
Bibliografiacuteahelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip41
Iacutendicehelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip42
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36 EJEMPLOS APLICACIOacuteN
361 Disentildeo de acequias de desviacioacuten
Se desea defender un tramo de carretera contra la escorrentiacutea superficial que produce una zona de ladera mediante un canal de desviacioacuten revestido de acuerdo con los datos de la siguiente figura La zona del proyecto se encuentra a 2700 msnm en la carretera de Cajamarca - Cumbe Mayo
Tabla A
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Tabla B
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Tabla c
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1 Descarga maacutexima de disentildeoCalcularemos para cada tramo de la figura
ordm Primer tramo (400 m) Bosque 15 pendiente longitud 400 m A = 8 Ha
calculloo de tiempo de concentracion TcTc = Tc1 + Tc2 = (Longitud del tramo)(velocidad ponderada + longitud del tramo)(velocidad maxima erosiva) las velocidades se estiman apartir de la Tabla ATc = 400(1460) + 400(1560) = 92 min
Con este valor se va a la Tabla B para estimar el valor de la intensidad maacutexima con una frecuencia de 10 antildeos
Imax = 70 mmh
El coeficiente de escorrentiacutea (C) se estima a partir de la Tabla C C 1deg tramo= C1 + C2 + C2 = 30 + 20+ 10 +15 = 75
Descarga maacutexima de disentildeo primer tramoQtramo1 = CIA360 = 075708360 = 117 m3s
ordm Segundo tramo (300 m) cultivo en limpio 15 pendiente longitud 400 m A = 4Ha + 2Ha = 6 Ha
calculo de tiempo de concentracion TcTc = Tc2 + Tc2-3 = (Longitud del tramo)(velocidad ponderada + longitud del tramo)(velocidad maxima erosiva) las velocidades se estiman apartir de la Tabla ATc = 92 + 300(1560) = 125 min
Con este valor se va a la Tabla B para estimar el valor de la intensidad maacutexima con una frecuencia de 10 antildeos
Imax = 625 mmh
El coeficiente de escorrentiacutea (C) se estima a partir de la Tabla CPasto natural 4Ha 20 de pendiente C = 30 + 20 + 10 + 15 = 75 entonces 754=300
Cultivo en limpio 2Ha 10 de pendiente C = 20 + 10 + 15 + 10 = 55 entonces 552=110
C2deg tramo = (300 + 110)6 = 68
C promedio tramo 1deg y 2deg = (758 + 686)14 = 72
Descarga maacutexima de disentildeo primer tramo A=8+6=14 HaQtramo2 = CIA360 = 072625360 = 175 m3s
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362 Disentildeo de zanjas de infiltracioacutenA) REGISTROS PLUVIOMETRICOS
Del anaacutelisis de precipitaciones de la Estacioacuten Weberbauer situada a 2536 msnm en la frontera centro oriental del aacutembito del SESA - Cajamarca se tienen los siguientes registros de lluvia maacutexima diarias
B ANAacuteLISIS DE FRECUENCIAS Y PERIODOS DE RETORNO
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Disentildeo de zanjas de infiltracioacuten y acequias de desviacioacuten
Los datos de la columna (d) son graficados en papel de probabilidades Gumbel o se encuentra la distribucioacuten Lluvia Maacutexima Diaria Vs Tr en forma analiacutetica (ver Praacutectica coacutedigo H-2 Anaacutelisis de Tormenta Curvas Intensidad-Frecuencia-Duracioacuten)
Lluvia de Disentildeo = Lluvia Maacutexima Diaria para 10 antildeos de Retorno = 427 mm
C CONVERSIOacuteN DE LA LLUVIA MAacuteXIMA DIARIA A ESCORRENTIacuteASUPERFICIAL
No toda la lluvia que cae se convierte en escorrentiacutea superficial previamente se debe descontar la laacutemina que infiltra Una manera praacutectica de llegar a la lluvia o laacutemina que produce escorrentiacutea superficial es usando el meacutetodo SCS 1956 en donde se relacionan la altura total de lluvia caiacuteda con la que realmente produce escorrentiacutea Este meacutetodo se usa en combinacioacuten con las curvas nuacutemero La mayoriacutea de los suelos del aacutembito de accioacuten del SE5A son laderas empinadas con baja capacidad de infiltracioacuten superficiales con pastos naturales muy pobres que dan escasa cobertura cuando no son suelos sometidos a cultivos anuales Se asume estas condiciones extremas a fin de lograr un dimensionamiento conservador de las acequias de infiltracioacuten CN=875 por supuesto que se pueden aplicar condiciones maacutes favorables en suelos bien manejados y con usos adecuados a su capacidad para obtener disentildeos especiacuteficos en parcelas localesEntrando en la Fig NB 14 con P == 427 mm y CN = 875 hallamos Q = 175 mm de escorrentiacuteaEsto significa que la lluvia maacutexima diaria con 10 antildeos de frecuencia produciraacute 175 mm de escorrentiacutea oacute 175 m Ha oacute 00175 m m2
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D SECCIOacuteN DE ACEQUIA STANDARD Y ESPACIAMIENTO MAacuteXIMO
Adoptando la seccioacuten trapecial mostrada en la figura con un tirante de agua de 040 metros(que es tambieacuten la altura de los tabiques) tendremos una seccioacuten hidraacuteulica de 032 m2En 100 ml de acequia seraacuten 32 m3
Aacuterea de recoleccioacuten Maacutexima por Acequia de 100 ml = 3200175 = 1829 m2 Espaciamiento Maacuteximo = (1829m2)100m = 183m
Si seleccionamos con fines praacutecticos un espaciamiento maacuteximo de 20 m el incremento de volumen en la acequia representa 003 m de elevacioacuten en el tirante de agua lo cual no tiene importancia si hemos dimensionado las acequiase con un borde libre de 010 m Tambieacuten se debe tener en cuenta la longitud de la pendiente que debe ser menor cuanto mayor es la gradiente del terreno
IV CONSTRUCCIOacuteN DE ZANJAS DE INFILTRACIOacuteN
iquestQUE MATERIALES Y HERRAMIENTAS SE NECESITAN PARA CONSTRUIR LAS ZANJAS DE INFILTRACIOacuteN Los materiales a utilizarse son los siguientes
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iquestCOMO FUNCIONA LA ZANJA DE INFILTRACIOacuteN
El agua que se acumula en la zanja se infiltra al suelo y da humedad a las plantas situadas en la parte baja de la zanja La zanja de infiltracioacuten ayuda a las plantitas a tener maacutes agua en los periacuteodos con poca lluvia dando agua y vida
iquestDOacuteNDE CONSTRUIR LAS ZANJAS DE INFILTRACIOacuteN
Es lo maacutes recomendable construir las zanjas de infiltracioacuten en TERRENOS DE PASTIZALES SOBRE TODO EN LA PARTE SUPERIOR DE TERRENOS SECOS
Ademaacutes las zanjas de infiltracioacuten funcionan mejor cuando se construyen en LAS PARTES MAacuteS INCLINADAS DEL TERRENO
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LA CONSTRUCCIOacuteN DE LAS ZANJAS DE INFILTRACIOacuteN
Para construir las zanjas de infiltracioacuten seguimos 6 pasos
PASO 1Con el nivel en ldquoArdquo marcamos las liacuteneas sin caiacuteda donde queremos construir las zanjas de infiltracioacuten
PASO 2Sobre la liacutenea sin caiacuteda se marcan las zanjas de infiltracioacuten tomando en cuenta el largo y ancho de la zanja asiacute como la distancia entre zanjasLargo de la zanja 2 metros (2 pasos)Ancho de la zanja 40 centiacutemetros (2 cuartas)Ancho del tabique 40 centiacutemetros (2 cuartas)
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PASO 3Se excava la zanja hasta una profundidad de 40 cm Luego se ensancha la parte superior para evitar que caigan las paredes (o taludes) de la zanja
PASO 4La tierra que se saca de la zanja de infiltracioacuten debe depositarse en la parte baja de la zanja formando un pequentildeo camelloacutenOJOSe debe depositar la tierra no muy cerca de la zanja sino a unos 20 centiacutemetros (1 cuarta) de distancia para que la tierra no caiga otra vez en la zanja
PASO 5
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Disentildeo de zanjas de infiltracioacuten y acequias de desviacioacuten
El espacio que hay entre una y otra zanja de infiltracioacuten tambieacuten debe excavarse hasta una profundidad de 10 centiacutemetros (una tacuteajlla)
Esto es importante porque permitiraacute que el agua de una zanja llena pueda pasar a otra zanja llenando asiacute todas las zanjas por igual
PASO 6Es bueno plantar pastos sobre los camellones para que estos sean maacutes fuertes y puedan aguantar mucho tiempo
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EL MANTENIMIENTODE LAS ZANJAS DE INFILTRACIOacuteN
Con cada tormenta de lluvia las zanjas de infiltracioacuten se llenan con tierra y restos de plantas
OJOiexclCuando estaacute llena la zanja de infiltracioacuten ya no puede acumular agua El material acumulado (lama) en la zanja contiene el suelo maacutes feacutertil de tus terrenosDebemos realizar el mantenimiento de la zanja de infiltracioacuten para asegurar su buen funcionamiento La zanja se limpia sacando la lama acumulada esta se lleva nuevamente a los terrenos iexclDe esta manera se aprovecha la lama
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Disentildeo de zanjas de infiltracioacuten y acequias de desviacioacuten
iexclRecuerdaSi sacas el sedimento o lama la zanja acumula maacutes agua EntoncesEl mantenimiento debe realizarse permanentemente y sobre todo cuando la zanja se haya llenado
iexclCUIDADOAmigo agricultor En lo posible tienes que evitar que los animales entren en las zanjas de infiltracioacuten porque pueden derrumbar los costados de las zanjas y comer los pastos que protegen los camellones Tuacute has invertido tiempo y trabajo en la construccioacuten de las zanjas de infiltracioacuten entonces iexclno permitas que tu trabajo sea destruido
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V BIBLIOGRAFIacuteA
Beniacutetez C Arias W y Quiroz J 1980 Manual de Conservacioacuten de Suelos y Aguas Ministerio de Agricultura y Alimentacioacuten Direccioacuten General de Aguas y Suelos Lima Peruacute
Espildora 1971 Estimacioacuten de Curvas de Intensidad - Duracioacuten - Frecuencia Mediante Coeficientes Generalizados I Coloquio Nacional Sociedad Chilena de Ingenieriacutea Hidraacuteulica Santiago Chile
httpwwwiniaclmediosbibliotecaserieactasNR28871pdf
httpwwwoasificationcomarchivosManual20de20Maucopdf
httpwwwbvcooperacionpebibliotecabitstream12345678936276BVCI0002415_2pdf
httpwwwinfoandinaorgsitesdefaultfilesrecursosTomo1020Practicas20Mecanico20Estructuralespdf
Francke S Vargas R Williams E Pinto M y Barriacutea B 1999 Recuperacioacuten de Suelos Degradados en el Marco de la Nueva Ley de Fomento Forestal Corporacioacuten Nacional Forestal Santiago
Navarro G Lemus M Vaacutesquez R y Bravo R 2000 Restauracioacuten Hidroloacutegica de la Cuenca Poniente del Poblado de Sierras de Bellavista Corporacioacuten Nacional Forestal
Martiacutenez de Azagra A 1996 Disentildeo de Sistemas de Recoleccioacuten de Agua para la Repoblacioacuten Forestal Ediciones Mundi - Prensa Madrid
Millan J Manzanares P Garciacutea J Real P 2000 Estudio Baacutesico Manejo Restauracioacuten de Suelos y Control de Erosioacuten Cuenca Estero Nilahue VI Regioacuten Univ de Concepcioacuten
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Disentildeo de zanjas de infiltracioacuten y acequias de desviacioacuten
INDICE
Tema Paacutegina
Introduccioacuten y objetivoshelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 1
Generalidades y caracteriacutesticas de zanjas de infiltracioacuten y acequias de infiltracioacutenhelliphelliphelliphelliphelliphellip2-5
Metodologiacutea de disentildeo de zanjas de infiltracioacuten y canales de desviacioacuten de aguahelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip6-11
Disentildeo de canales de desviacioacutenhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 11-20
disentildeo de sistema de zanjas de infiltracioacutenhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip21-23
Recomendaciones generaleshelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 24
Ejemplo de disentildeo de acequias de desviacioacutenhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 25-31
Ejemplo de disentildeo de zanjas de infiltracioacutenhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip32-34
Construccioacuten de zanjas de infiltracioacutenhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip34-40
Bibliografiacuteahelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip41
Iacutendicehelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip42
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Disentildeo de zanjas de infiltracioacuten y acequias de desviacioacuten
Tabla B
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Tabla c
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1 Descarga maacutexima de disentildeoCalcularemos para cada tramo de la figura
ordm Primer tramo (400 m) Bosque 15 pendiente longitud 400 m A = 8 Ha
calculloo de tiempo de concentracion TcTc = Tc1 + Tc2 = (Longitud del tramo)(velocidad ponderada + longitud del tramo)(velocidad maxima erosiva) las velocidades se estiman apartir de la Tabla ATc = 400(1460) + 400(1560) = 92 min
Con este valor se va a la Tabla B para estimar el valor de la intensidad maacutexima con una frecuencia de 10 antildeos
Imax = 70 mmh
El coeficiente de escorrentiacutea (C) se estima a partir de la Tabla C C 1deg tramo= C1 + C2 + C2 = 30 + 20+ 10 +15 = 75
Descarga maacutexima de disentildeo primer tramoQtramo1 = CIA360 = 075708360 = 117 m3s
ordm Segundo tramo (300 m) cultivo en limpio 15 pendiente longitud 400 m A = 4Ha + 2Ha = 6 Ha
calculo de tiempo de concentracion TcTc = Tc2 + Tc2-3 = (Longitud del tramo)(velocidad ponderada + longitud del tramo)(velocidad maxima erosiva) las velocidades se estiman apartir de la Tabla ATc = 92 + 300(1560) = 125 min
Con este valor se va a la Tabla B para estimar el valor de la intensidad maacutexima con una frecuencia de 10 antildeos
Imax = 625 mmh
El coeficiente de escorrentiacutea (C) se estima a partir de la Tabla CPasto natural 4Ha 20 de pendiente C = 30 + 20 + 10 + 15 = 75 entonces 754=300
Cultivo en limpio 2Ha 10 de pendiente C = 20 + 10 + 15 + 10 = 55 entonces 552=110
C2deg tramo = (300 + 110)6 = 68
C promedio tramo 1deg y 2deg = (758 + 686)14 = 72
Descarga maacutexima de disentildeo primer tramo A=8+6=14 HaQtramo2 = CIA360 = 072625360 = 175 m3s
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Disentildeo de zanjas de infiltracioacuten y acequias de desviacioacuten
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Disentildeo de zanjas de infiltracioacuten y acequias de desviacioacuten
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Disentildeo de zanjas de infiltracioacuten y acequias de desviacioacuten
362 Disentildeo de zanjas de infiltracioacutenA) REGISTROS PLUVIOMETRICOS
Del anaacutelisis de precipitaciones de la Estacioacuten Weberbauer situada a 2536 msnm en la frontera centro oriental del aacutembito del SESA - Cajamarca se tienen los siguientes registros de lluvia maacutexima diarias
B ANAacuteLISIS DE FRECUENCIAS Y PERIODOS DE RETORNO
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Disentildeo de zanjas de infiltracioacuten y acequias de desviacioacuten
Los datos de la columna (d) son graficados en papel de probabilidades Gumbel o se encuentra la distribucioacuten Lluvia Maacutexima Diaria Vs Tr en forma analiacutetica (ver Praacutectica coacutedigo H-2 Anaacutelisis de Tormenta Curvas Intensidad-Frecuencia-Duracioacuten)
Lluvia de Disentildeo = Lluvia Maacutexima Diaria para 10 antildeos de Retorno = 427 mm
C CONVERSIOacuteN DE LA LLUVIA MAacuteXIMA DIARIA A ESCORRENTIacuteASUPERFICIAL
No toda la lluvia que cae se convierte en escorrentiacutea superficial previamente se debe descontar la laacutemina que infiltra Una manera praacutectica de llegar a la lluvia o laacutemina que produce escorrentiacutea superficial es usando el meacutetodo SCS 1956 en donde se relacionan la altura total de lluvia caiacuteda con la que realmente produce escorrentiacutea Este meacutetodo se usa en combinacioacuten con las curvas nuacutemero La mayoriacutea de los suelos del aacutembito de accioacuten del SE5A son laderas empinadas con baja capacidad de infiltracioacuten superficiales con pastos naturales muy pobres que dan escasa cobertura cuando no son suelos sometidos a cultivos anuales Se asume estas condiciones extremas a fin de lograr un dimensionamiento conservador de las acequias de infiltracioacuten CN=875 por supuesto que se pueden aplicar condiciones maacutes favorables en suelos bien manejados y con usos adecuados a su capacidad para obtener disentildeos especiacuteficos en parcelas localesEntrando en la Fig NB 14 con P == 427 mm y CN = 875 hallamos Q = 175 mm de escorrentiacuteaEsto significa que la lluvia maacutexima diaria con 10 antildeos de frecuencia produciraacute 175 mm de escorrentiacutea oacute 175 m Ha oacute 00175 m m2
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D SECCIOacuteN DE ACEQUIA STANDARD Y ESPACIAMIENTO MAacuteXIMO
Adoptando la seccioacuten trapecial mostrada en la figura con un tirante de agua de 040 metros(que es tambieacuten la altura de los tabiques) tendremos una seccioacuten hidraacuteulica de 032 m2En 100 ml de acequia seraacuten 32 m3
Aacuterea de recoleccioacuten Maacutexima por Acequia de 100 ml = 3200175 = 1829 m2 Espaciamiento Maacuteximo = (1829m2)100m = 183m
Si seleccionamos con fines praacutecticos un espaciamiento maacuteximo de 20 m el incremento de volumen en la acequia representa 003 m de elevacioacuten en el tirante de agua lo cual no tiene importancia si hemos dimensionado las acequiase con un borde libre de 010 m Tambieacuten se debe tener en cuenta la longitud de la pendiente que debe ser menor cuanto mayor es la gradiente del terreno
IV CONSTRUCCIOacuteN DE ZANJAS DE INFILTRACIOacuteN
iquestQUE MATERIALES Y HERRAMIENTAS SE NECESITAN PARA CONSTRUIR LAS ZANJAS DE INFILTRACIOacuteN Los materiales a utilizarse son los siguientes
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iquestCOMO FUNCIONA LA ZANJA DE INFILTRACIOacuteN
El agua que se acumula en la zanja se infiltra al suelo y da humedad a las plantas situadas en la parte baja de la zanja La zanja de infiltracioacuten ayuda a las plantitas a tener maacutes agua en los periacuteodos con poca lluvia dando agua y vida
iquestDOacuteNDE CONSTRUIR LAS ZANJAS DE INFILTRACIOacuteN
Es lo maacutes recomendable construir las zanjas de infiltracioacuten en TERRENOS DE PASTIZALES SOBRE TODO EN LA PARTE SUPERIOR DE TERRENOS SECOS
Ademaacutes las zanjas de infiltracioacuten funcionan mejor cuando se construyen en LAS PARTES MAacuteS INCLINADAS DEL TERRENO
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LA CONSTRUCCIOacuteN DE LAS ZANJAS DE INFILTRACIOacuteN
Para construir las zanjas de infiltracioacuten seguimos 6 pasos
PASO 1Con el nivel en ldquoArdquo marcamos las liacuteneas sin caiacuteda donde queremos construir las zanjas de infiltracioacuten
PASO 2Sobre la liacutenea sin caiacuteda se marcan las zanjas de infiltracioacuten tomando en cuenta el largo y ancho de la zanja asiacute como la distancia entre zanjasLargo de la zanja 2 metros (2 pasos)Ancho de la zanja 40 centiacutemetros (2 cuartas)Ancho del tabique 40 centiacutemetros (2 cuartas)
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Disentildeo de zanjas de infiltracioacuten y acequias de desviacioacuten
PASO 3Se excava la zanja hasta una profundidad de 40 cm Luego se ensancha la parte superior para evitar que caigan las paredes (o taludes) de la zanja
PASO 4La tierra que se saca de la zanja de infiltracioacuten debe depositarse en la parte baja de la zanja formando un pequentildeo camelloacutenOJOSe debe depositar la tierra no muy cerca de la zanja sino a unos 20 centiacutemetros (1 cuarta) de distancia para que la tierra no caiga otra vez en la zanja
PASO 5
40
Disentildeo de zanjas de infiltracioacuten y acequias de desviacioacuten
El espacio que hay entre una y otra zanja de infiltracioacuten tambieacuten debe excavarse hasta una profundidad de 10 centiacutemetros (una tacuteajlla)
Esto es importante porque permitiraacute que el agua de una zanja llena pueda pasar a otra zanja llenando asiacute todas las zanjas por igual
PASO 6Es bueno plantar pastos sobre los camellones para que estos sean maacutes fuertes y puedan aguantar mucho tiempo
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Disentildeo de zanjas de infiltracioacuten y acequias de desviacioacuten
EL MANTENIMIENTODE LAS ZANJAS DE INFILTRACIOacuteN
Con cada tormenta de lluvia las zanjas de infiltracioacuten se llenan con tierra y restos de plantas
OJOiexclCuando estaacute llena la zanja de infiltracioacuten ya no puede acumular agua El material acumulado (lama) en la zanja contiene el suelo maacutes feacutertil de tus terrenosDebemos realizar el mantenimiento de la zanja de infiltracioacuten para asegurar su buen funcionamiento La zanja se limpia sacando la lama acumulada esta se lleva nuevamente a los terrenos iexclDe esta manera se aprovecha la lama
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Disentildeo de zanjas de infiltracioacuten y acequias de desviacioacuten
iexclRecuerdaSi sacas el sedimento o lama la zanja acumula maacutes agua EntoncesEl mantenimiento debe realizarse permanentemente y sobre todo cuando la zanja se haya llenado
iexclCUIDADOAmigo agricultor En lo posible tienes que evitar que los animales entren en las zanjas de infiltracioacuten porque pueden derrumbar los costados de las zanjas y comer los pastos que protegen los camellones Tuacute has invertido tiempo y trabajo en la construccioacuten de las zanjas de infiltracioacuten entonces iexclno permitas que tu trabajo sea destruido
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Disentildeo de zanjas de infiltracioacuten y acequias de desviacioacuten
V BIBLIOGRAFIacuteA
Beniacutetez C Arias W y Quiroz J 1980 Manual de Conservacioacuten de Suelos y Aguas Ministerio de Agricultura y Alimentacioacuten Direccioacuten General de Aguas y Suelos Lima Peruacute
Espildora 1971 Estimacioacuten de Curvas de Intensidad - Duracioacuten - Frecuencia Mediante Coeficientes Generalizados I Coloquio Nacional Sociedad Chilena de Ingenieriacutea Hidraacuteulica Santiago Chile
httpwwwiniaclmediosbibliotecaserieactasNR28871pdf
httpwwwoasificationcomarchivosManual20de20Maucopdf
httpwwwbvcooperacionpebibliotecabitstream12345678936276BVCI0002415_2pdf
httpwwwinfoandinaorgsitesdefaultfilesrecursosTomo1020Practicas20Mecanico20Estructuralespdf
Francke S Vargas R Williams E Pinto M y Barriacutea B 1999 Recuperacioacuten de Suelos Degradados en el Marco de la Nueva Ley de Fomento Forestal Corporacioacuten Nacional Forestal Santiago
Navarro G Lemus M Vaacutesquez R y Bravo R 2000 Restauracioacuten Hidroloacutegica de la Cuenca Poniente del Poblado de Sierras de Bellavista Corporacioacuten Nacional Forestal
Martiacutenez de Azagra A 1996 Disentildeo de Sistemas de Recoleccioacuten de Agua para la Repoblacioacuten Forestal Ediciones Mundi - Prensa Madrid
Millan J Manzanares P Garciacutea J Real P 2000 Estudio Baacutesico Manejo Restauracioacuten de Suelos y Control de Erosioacuten Cuenca Estero Nilahue VI Regioacuten Univ de Concepcioacuten
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Disentildeo de zanjas de infiltracioacuten y acequias de desviacioacuten
INDICE
Tema Paacutegina
Introduccioacuten y objetivoshelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 1
Generalidades y caracteriacutesticas de zanjas de infiltracioacuten y acequias de infiltracioacutenhelliphelliphelliphelliphelliphellip2-5
Metodologiacutea de disentildeo de zanjas de infiltracioacuten y canales de desviacioacuten de aguahelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip6-11
Disentildeo de canales de desviacioacutenhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 11-20
disentildeo de sistema de zanjas de infiltracioacutenhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip21-23
Recomendaciones generaleshelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 24
Ejemplo de disentildeo de acequias de desviacioacutenhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 25-31
Ejemplo de disentildeo de zanjas de infiltracioacutenhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip32-34
Construccioacuten de zanjas de infiltracioacutenhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip34-40
Bibliografiacuteahelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip41
Iacutendicehelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip42
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Tabla c
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Disentildeo de zanjas de infiltracioacuten y acequias de desviacioacuten
1 Descarga maacutexima de disentildeoCalcularemos para cada tramo de la figura
ordm Primer tramo (400 m) Bosque 15 pendiente longitud 400 m A = 8 Ha
calculloo de tiempo de concentracion TcTc = Tc1 + Tc2 = (Longitud del tramo)(velocidad ponderada + longitud del tramo)(velocidad maxima erosiva) las velocidades se estiman apartir de la Tabla ATc = 400(1460) + 400(1560) = 92 min
Con este valor se va a la Tabla B para estimar el valor de la intensidad maacutexima con una frecuencia de 10 antildeos
Imax = 70 mmh
El coeficiente de escorrentiacutea (C) se estima a partir de la Tabla C C 1deg tramo= C1 + C2 + C2 = 30 + 20+ 10 +15 = 75
Descarga maacutexima de disentildeo primer tramoQtramo1 = CIA360 = 075708360 = 117 m3s
ordm Segundo tramo (300 m) cultivo en limpio 15 pendiente longitud 400 m A = 4Ha + 2Ha = 6 Ha
calculo de tiempo de concentracion TcTc = Tc2 + Tc2-3 = (Longitud del tramo)(velocidad ponderada + longitud del tramo)(velocidad maxima erosiva) las velocidades se estiman apartir de la Tabla ATc = 92 + 300(1560) = 125 min
Con este valor se va a la Tabla B para estimar el valor de la intensidad maacutexima con una frecuencia de 10 antildeos
Imax = 625 mmh
El coeficiente de escorrentiacutea (C) se estima a partir de la Tabla CPasto natural 4Ha 20 de pendiente C = 30 + 20 + 10 + 15 = 75 entonces 754=300
Cultivo en limpio 2Ha 10 de pendiente C = 20 + 10 + 15 + 10 = 55 entonces 552=110
C2deg tramo = (300 + 110)6 = 68
C promedio tramo 1deg y 2deg = (758 + 686)14 = 72
Descarga maacutexima de disentildeo primer tramo A=8+6=14 HaQtramo2 = CIA360 = 072625360 = 175 m3s
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362 Disentildeo de zanjas de infiltracioacutenA) REGISTROS PLUVIOMETRICOS
Del anaacutelisis de precipitaciones de la Estacioacuten Weberbauer situada a 2536 msnm en la frontera centro oriental del aacutembito del SESA - Cajamarca se tienen los siguientes registros de lluvia maacutexima diarias
B ANAacuteLISIS DE FRECUENCIAS Y PERIODOS DE RETORNO
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Disentildeo de zanjas de infiltracioacuten y acequias de desviacioacuten
Los datos de la columna (d) son graficados en papel de probabilidades Gumbel o se encuentra la distribucioacuten Lluvia Maacutexima Diaria Vs Tr en forma analiacutetica (ver Praacutectica coacutedigo H-2 Anaacutelisis de Tormenta Curvas Intensidad-Frecuencia-Duracioacuten)
Lluvia de Disentildeo = Lluvia Maacutexima Diaria para 10 antildeos de Retorno = 427 mm
C CONVERSIOacuteN DE LA LLUVIA MAacuteXIMA DIARIA A ESCORRENTIacuteASUPERFICIAL
No toda la lluvia que cae se convierte en escorrentiacutea superficial previamente se debe descontar la laacutemina que infiltra Una manera praacutectica de llegar a la lluvia o laacutemina que produce escorrentiacutea superficial es usando el meacutetodo SCS 1956 en donde se relacionan la altura total de lluvia caiacuteda con la que realmente produce escorrentiacutea Este meacutetodo se usa en combinacioacuten con las curvas nuacutemero La mayoriacutea de los suelos del aacutembito de accioacuten del SE5A son laderas empinadas con baja capacidad de infiltracioacuten superficiales con pastos naturales muy pobres que dan escasa cobertura cuando no son suelos sometidos a cultivos anuales Se asume estas condiciones extremas a fin de lograr un dimensionamiento conservador de las acequias de infiltracioacuten CN=875 por supuesto que se pueden aplicar condiciones maacutes favorables en suelos bien manejados y con usos adecuados a su capacidad para obtener disentildeos especiacuteficos en parcelas localesEntrando en la Fig NB 14 con P == 427 mm y CN = 875 hallamos Q = 175 mm de escorrentiacuteaEsto significa que la lluvia maacutexima diaria con 10 antildeos de frecuencia produciraacute 175 mm de escorrentiacutea oacute 175 m Ha oacute 00175 m m2
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Disentildeo de zanjas de infiltracioacuten y acequias de desviacioacuten
D SECCIOacuteN DE ACEQUIA STANDARD Y ESPACIAMIENTO MAacuteXIMO
Adoptando la seccioacuten trapecial mostrada en la figura con un tirante de agua de 040 metros(que es tambieacuten la altura de los tabiques) tendremos una seccioacuten hidraacuteulica de 032 m2En 100 ml de acequia seraacuten 32 m3
Aacuterea de recoleccioacuten Maacutexima por Acequia de 100 ml = 3200175 = 1829 m2 Espaciamiento Maacuteximo = (1829m2)100m = 183m
Si seleccionamos con fines praacutecticos un espaciamiento maacuteximo de 20 m el incremento de volumen en la acequia representa 003 m de elevacioacuten en el tirante de agua lo cual no tiene importancia si hemos dimensionado las acequiase con un borde libre de 010 m Tambieacuten se debe tener en cuenta la longitud de la pendiente que debe ser menor cuanto mayor es la gradiente del terreno
IV CONSTRUCCIOacuteN DE ZANJAS DE INFILTRACIOacuteN
iquestQUE MATERIALES Y HERRAMIENTAS SE NECESITAN PARA CONSTRUIR LAS ZANJAS DE INFILTRACIOacuteN Los materiales a utilizarse son los siguientes
37
Disentildeo de zanjas de infiltracioacuten y acequias de desviacioacuten
iquestCOMO FUNCIONA LA ZANJA DE INFILTRACIOacuteN
El agua que se acumula en la zanja se infiltra al suelo y da humedad a las plantas situadas en la parte baja de la zanja La zanja de infiltracioacuten ayuda a las plantitas a tener maacutes agua en los periacuteodos con poca lluvia dando agua y vida
iquestDOacuteNDE CONSTRUIR LAS ZANJAS DE INFILTRACIOacuteN
Es lo maacutes recomendable construir las zanjas de infiltracioacuten en TERRENOS DE PASTIZALES SOBRE TODO EN LA PARTE SUPERIOR DE TERRENOS SECOS
Ademaacutes las zanjas de infiltracioacuten funcionan mejor cuando se construyen en LAS PARTES MAacuteS INCLINADAS DEL TERRENO
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Disentildeo de zanjas de infiltracioacuten y acequias de desviacioacuten
LA CONSTRUCCIOacuteN DE LAS ZANJAS DE INFILTRACIOacuteN
Para construir las zanjas de infiltracioacuten seguimos 6 pasos
PASO 1Con el nivel en ldquoArdquo marcamos las liacuteneas sin caiacuteda donde queremos construir las zanjas de infiltracioacuten
PASO 2Sobre la liacutenea sin caiacuteda se marcan las zanjas de infiltracioacuten tomando en cuenta el largo y ancho de la zanja asiacute como la distancia entre zanjasLargo de la zanja 2 metros (2 pasos)Ancho de la zanja 40 centiacutemetros (2 cuartas)Ancho del tabique 40 centiacutemetros (2 cuartas)
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Disentildeo de zanjas de infiltracioacuten y acequias de desviacioacuten
PASO 3Se excava la zanja hasta una profundidad de 40 cm Luego se ensancha la parte superior para evitar que caigan las paredes (o taludes) de la zanja
PASO 4La tierra que se saca de la zanja de infiltracioacuten debe depositarse en la parte baja de la zanja formando un pequentildeo camelloacutenOJOSe debe depositar la tierra no muy cerca de la zanja sino a unos 20 centiacutemetros (1 cuarta) de distancia para que la tierra no caiga otra vez en la zanja
PASO 5
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El espacio que hay entre una y otra zanja de infiltracioacuten tambieacuten debe excavarse hasta una profundidad de 10 centiacutemetros (una tacuteajlla)
Esto es importante porque permitiraacute que el agua de una zanja llena pueda pasar a otra zanja llenando asiacute todas las zanjas por igual
PASO 6Es bueno plantar pastos sobre los camellones para que estos sean maacutes fuertes y puedan aguantar mucho tiempo
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EL MANTENIMIENTODE LAS ZANJAS DE INFILTRACIOacuteN
Con cada tormenta de lluvia las zanjas de infiltracioacuten se llenan con tierra y restos de plantas
OJOiexclCuando estaacute llena la zanja de infiltracioacuten ya no puede acumular agua El material acumulado (lama) en la zanja contiene el suelo maacutes feacutertil de tus terrenosDebemos realizar el mantenimiento de la zanja de infiltracioacuten para asegurar su buen funcionamiento La zanja se limpia sacando la lama acumulada esta se lleva nuevamente a los terrenos iexclDe esta manera se aprovecha la lama
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iexclRecuerdaSi sacas el sedimento o lama la zanja acumula maacutes agua EntoncesEl mantenimiento debe realizarse permanentemente y sobre todo cuando la zanja se haya llenado
iexclCUIDADOAmigo agricultor En lo posible tienes que evitar que los animales entren en las zanjas de infiltracioacuten porque pueden derrumbar los costados de las zanjas y comer los pastos que protegen los camellones Tuacute has invertido tiempo y trabajo en la construccioacuten de las zanjas de infiltracioacuten entonces iexclno permitas que tu trabajo sea destruido
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V BIBLIOGRAFIacuteA
Beniacutetez C Arias W y Quiroz J 1980 Manual de Conservacioacuten de Suelos y Aguas Ministerio de Agricultura y Alimentacioacuten Direccioacuten General de Aguas y Suelos Lima Peruacute
Espildora 1971 Estimacioacuten de Curvas de Intensidad - Duracioacuten - Frecuencia Mediante Coeficientes Generalizados I Coloquio Nacional Sociedad Chilena de Ingenieriacutea Hidraacuteulica Santiago Chile
httpwwwiniaclmediosbibliotecaserieactasNR28871pdf
httpwwwoasificationcomarchivosManual20de20Maucopdf
httpwwwbvcooperacionpebibliotecabitstream12345678936276BVCI0002415_2pdf
httpwwwinfoandinaorgsitesdefaultfilesrecursosTomo1020Practicas20Mecanico20Estructuralespdf
Francke S Vargas R Williams E Pinto M y Barriacutea B 1999 Recuperacioacuten de Suelos Degradados en el Marco de la Nueva Ley de Fomento Forestal Corporacioacuten Nacional Forestal Santiago
Navarro G Lemus M Vaacutesquez R y Bravo R 2000 Restauracioacuten Hidroloacutegica de la Cuenca Poniente del Poblado de Sierras de Bellavista Corporacioacuten Nacional Forestal
Martiacutenez de Azagra A 1996 Disentildeo de Sistemas de Recoleccioacuten de Agua para la Repoblacioacuten Forestal Ediciones Mundi - Prensa Madrid
Millan J Manzanares P Garciacutea J Real P 2000 Estudio Baacutesico Manejo Restauracioacuten de Suelos y Control de Erosioacuten Cuenca Estero Nilahue VI Regioacuten Univ de Concepcioacuten
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INDICE
Tema Paacutegina
Introduccioacuten y objetivoshelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 1
Generalidades y caracteriacutesticas de zanjas de infiltracioacuten y acequias de infiltracioacutenhelliphelliphelliphelliphelliphellip2-5
Metodologiacutea de disentildeo de zanjas de infiltracioacuten y canales de desviacioacuten de aguahelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip6-11
Disentildeo de canales de desviacioacutenhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 11-20
disentildeo de sistema de zanjas de infiltracioacutenhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip21-23
Recomendaciones generaleshelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 24
Ejemplo de disentildeo de acequias de desviacioacutenhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 25-31
Ejemplo de disentildeo de zanjas de infiltracioacutenhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip32-34
Construccioacuten de zanjas de infiltracioacutenhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip34-40
Bibliografiacuteahelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip41
Iacutendicehelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip42
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Tabla c
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Disentildeo de zanjas de infiltracioacuten y acequias de desviacioacuten
1 Descarga maacutexima de disentildeoCalcularemos para cada tramo de la figura
ordm Primer tramo (400 m) Bosque 15 pendiente longitud 400 m A = 8 Ha
calculloo de tiempo de concentracion TcTc = Tc1 + Tc2 = (Longitud del tramo)(velocidad ponderada + longitud del tramo)(velocidad maxima erosiva) las velocidades se estiman apartir de la Tabla ATc = 400(1460) + 400(1560) = 92 min
Con este valor se va a la Tabla B para estimar el valor de la intensidad maacutexima con una frecuencia de 10 antildeos
Imax = 70 mmh
El coeficiente de escorrentiacutea (C) se estima a partir de la Tabla C C 1deg tramo= C1 + C2 + C2 = 30 + 20+ 10 +15 = 75
Descarga maacutexima de disentildeo primer tramoQtramo1 = CIA360 = 075708360 = 117 m3s
ordm Segundo tramo (300 m) cultivo en limpio 15 pendiente longitud 400 m A = 4Ha + 2Ha = 6 Ha
calculo de tiempo de concentracion TcTc = Tc2 + Tc2-3 = (Longitud del tramo)(velocidad ponderada + longitud del tramo)(velocidad maxima erosiva) las velocidades se estiman apartir de la Tabla ATc = 92 + 300(1560) = 125 min
Con este valor se va a la Tabla B para estimar el valor de la intensidad maacutexima con una frecuencia de 10 antildeos
Imax = 625 mmh
El coeficiente de escorrentiacutea (C) se estima a partir de la Tabla CPasto natural 4Ha 20 de pendiente C = 30 + 20 + 10 + 15 = 75 entonces 754=300
Cultivo en limpio 2Ha 10 de pendiente C = 20 + 10 + 15 + 10 = 55 entonces 552=110
C2deg tramo = (300 + 110)6 = 68
C promedio tramo 1deg y 2deg = (758 + 686)14 = 72
Descarga maacutexima de disentildeo primer tramo A=8+6=14 HaQtramo2 = CIA360 = 072625360 = 175 m3s
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362 Disentildeo de zanjas de infiltracioacutenA) REGISTROS PLUVIOMETRICOS
Del anaacutelisis de precipitaciones de la Estacioacuten Weberbauer situada a 2536 msnm en la frontera centro oriental del aacutembito del SESA - Cajamarca se tienen los siguientes registros de lluvia maacutexima diarias
B ANAacuteLISIS DE FRECUENCIAS Y PERIODOS DE RETORNO
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Disentildeo de zanjas de infiltracioacuten y acequias de desviacioacuten
Los datos de la columna (d) son graficados en papel de probabilidades Gumbel o se encuentra la distribucioacuten Lluvia Maacutexima Diaria Vs Tr en forma analiacutetica (ver Praacutectica coacutedigo H-2 Anaacutelisis de Tormenta Curvas Intensidad-Frecuencia-Duracioacuten)
Lluvia de Disentildeo = Lluvia Maacutexima Diaria para 10 antildeos de Retorno = 427 mm
C CONVERSIOacuteN DE LA LLUVIA MAacuteXIMA DIARIA A ESCORRENTIacuteASUPERFICIAL
No toda la lluvia que cae se convierte en escorrentiacutea superficial previamente se debe descontar la laacutemina que infiltra Una manera praacutectica de llegar a la lluvia o laacutemina que produce escorrentiacutea superficial es usando el meacutetodo SCS 1956 en donde se relacionan la altura total de lluvia caiacuteda con la que realmente produce escorrentiacutea Este meacutetodo se usa en combinacioacuten con las curvas nuacutemero La mayoriacutea de los suelos del aacutembito de accioacuten del SE5A son laderas empinadas con baja capacidad de infiltracioacuten superficiales con pastos naturales muy pobres que dan escasa cobertura cuando no son suelos sometidos a cultivos anuales Se asume estas condiciones extremas a fin de lograr un dimensionamiento conservador de las acequias de infiltracioacuten CN=875 por supuesto que se pueden aplicar condiciones maacutes favorables en suelos bien manejados y con usos adecuados a su capacidad para obtener disentildeos especiacuteficos en parcelas localesEntrando en la Fig NB 14 con P == 427 mm y CN = 875 hallamos Q = 175 mm de escorrentiacuteaEsto significa que la lluvia maacutexima diaria con 10 antildeos de frecuencia produciraacute 175 mm de escorrentiacutea oacute 175 m Ha oacute 00175 m m2
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D SECCIOacuteN DE ACEQUIA STANDARD Y ESPACIAMIENTO MAacuteXIMO
Adoptando la seccioacuten trapecial mostrada en la figura con un tirante de agua de 040 metros(que es tambieacuten la altura de los tabiques) tendremos una seccioacuten hidraacuteulica de 032 m2En 100 ml de acequia seraacuten 32 m3
Aacuterea de recoleccioacuten Maacutexima por Acequia de 100 ml = 3200175 = 1829 m2 Espaciamiento Maacuteximo = (1829m2)100m = 183m
Si seleccionamos con fines praacutecticos un espaciamiento maacuteximo de 20 m el incremento de volumen en la acequia representa 003 m de elevacioacuten en el tirante de agua lo cual no tiene importancia si hemos dimensionado las acequiase con un borde libre de 010 m Tambieacuten se debe tener en cuenta la longitud de la pendiente que debe ser menor cuanto mayor es la gradiente del terreno
IV CONSTRUCCIOacuteN DE ZANJAS DE INFILTRACIOacuteN
iquestQUE MATERIALES Y HERRAMIENTAS SE NECESITAN PARA CONSTRUIR LAS ZANJAS DE INFILTRACIOacuteN Los materiales a utilizarse son los siguientes
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iquestCOMO FUNCIONA LA ZANJA DE INFILTRACIOacuteN
El agua que se acumula en la zanja se infiltra al suelo y da humedad a las plantas situadas en la parte baja de la zanja La zanja de infiltracioacuten ayuda a las plantitas a tener maacutes agua en los periacuteodos con poca lluvia dando agua y vida
iquestDOacuteNDE CONSTRUIR LAS ZANJAS DE INFILTRACIOacuteN
Es lo maacutes recomendable construir las zanjas de infiltracioacuten en TERRENOS DE PASTIZALES SOBRE TODO EN LA PARTE SUPERIOR DE TERRENOS SECOS
Ademaacutes las zanjas de infiltracioacuten funcionan mejor cuando se construyen en LAS PARTES MAacuteS INCLINADAS DEL TERRENO
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LA CONSTRUCCIOacuteN DE LAS ZANJAS DE INFILTRACIOacuteN
Para construir las zanjas de infiltracioacuten seguimos 6 pasos
PASO 1Con el nivel en ldquoArdquo marcamos las liacuteneas sin caiacuteda donde queremos construir las zanjas de infiltracioacuten
PASO 2Sobre la liacutenea sin caiacuteda se marcan las zanjas de infiltracioacuten tomando en cuenta el largo y ancho de la zanja asiacute como la distancia entre zanjasLargo de la zanja 2 metros (2 pasos)Ancho de la zanja 40 centiacutemetros (2 cuartas)Ancho del tabique 40 centiacutemetros (2 cuartas)
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PASO 3Se excava la zanja hasta una profundidad de 40 cm Luego se ensancha la parte superior para evitar que caigan las paredes (o taludes) de la zanja
PASO 4La tierra que se saca de la zanja de infiltracioacuten debe depositarse en la parte baja de la zanja formando un pequentildeo camelloacutenOJOSe debe depositar la tierra no muy cerca de la zanja sino a unos 20 centiacutemetros (1 cuarta) de distancia para que la tierra no caiga otra vez en la zanja
PASO 5
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Disentildeo de zanjas de infiltracioacuten y acequias de desviacioacuten
El espacio que hay entre una y otra zanja de infiltracioacuten tambieacuten debe excavarse hasta una profundidad de 10 centiacutemetros (una tacuteajlla)
Esto es importante porque permitiraacute que el agua de una zanja llena pueda pasar a otra zanja llenando asiacute todas las zanjas por igual
PASO 6Es bueno plantar pastos sobre los camellones para que estos sean maacutes fuertes y puedan aguantar mucho tiempo
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EL MANTENIMIENTODE LAS ZANJAS DE INFILTRACIOacuteN
Con cada tormenta de lluvia las zanjas de infiltracioacuten se llenan con tierra y restos de plantas
OJOiexclCuando estaacute llena la zanja de infiltracioacuten ya no puede acumular agua El material acumulado (lama) en la zanja contiene el suelo maacutes feacutertil de tus terrenosDebemos realizar el mantenimiento de la zanja de infiltracioacuten para asegurar su buen funcionamiento La zanja se limpia sacando la lama acumulada esta se lleva nuevamente a los terrenos iexclDe esta manera se aprovecha la lama
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iexclRecuerdaSi sacas el sedimento o lama la zanja acumula maacutes agua EntoncesEl mantenimiento debe realizarse permanentemente y sobre todo cuando la zanja se haya llenado
iexclCUIDADOAmigo agricultor En lo posible tienes que evitar que los animales entren en las zanjas de infiltracioacuten porque pueden derrumbar los costados de las zanjas y comer los pastos que protegen los camellones Tuacute has invertido tiempo y trabajo en la construccioacuten de las zanjas de infiltracioacuten entonces iexclno permitas que tu trabajo sea destruido
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Disentildeo de zanjas de infiltracioacuten y acequias de desviacioacuten
V BIBLIOGRAFIacuteA
Beniacutetez C Arias W y Quiroz J 1980 Manual de Conservacioacuten de Suelos y Aguas Ministerio de Agricultura y Alimentacioacuten Direccioacuten General de Aguas y Suelos Lima Peruacute
Espildora 1971 Estimacioacuten de Curvas de Intensidad - Duracioacuten - Frecuencia Mediante Coeficientes Generalizados I Coloquio Nacional Sociedad Chilena de Ingenieriacutea Hidraacuteulica Santiago Chile
httpwwwiniaclmediosbibliotecaserieactasNR28871pdf
httpwwwoasificationcomarchivosManual20de20Maucopdf
httpwwwbvcooperacionpebibliotecabitstream12345678936276BVCI0002415_2pdf
httpwwwinfoandinaorgsitesdefaultfilesrecursosTomo1020Practicas20Mecanico20Estructuralespdf
Francke S Vargas R Williams E Pinto M y Barriacutea B 1999 Recuperacioacuten de Suelos Degradados en el Marco de la Nueva Ley de Fomento Forestal Corporacioacuten Nacional Forestal Santiago
Navarro G Lemus M Vaacutesquez R y Bravo R 2000 Restauracioacuten Hidroloacutegica de la Cuenca Poniente del Poblado de Sierras de Bellavista Corporacioacuten Nacional Forestal
Martiacutenez de Azagra A 1996 Disentildeo de Sistemas de Recoleccioacuten de Agua para la Repoblacioacuten Forestal Ediciones Mundi - Prensa Madrid
Millan J Manzanares P Garciacutea J Real P 2000 Estudio Baacutesico Manejo Restauracioacuten de Suelos y Control de Erosioacuten Cuenca Estero Nilahue VI Regioacuten Univ de Concepcioacuten
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Disentildeo de zanjas de infiltracioacuten y acequias de desviacioacuten
INDICE
Tema Paacutegina
Introduccioacuten y objetivoshelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 1
Generalidades y caracteriacutesticas de zanjas de infiltracioacuten y acequias de infiltracioacutenhelliphelliphelliphelliphelliphellip2-5
Metodologiacutea de disentildeo de zanjas de infiltracioacuten y canales de desviacioacuten de aguahelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip6-11
Disentildeo de canales de desviacioacutenhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 11-20
disentildeo de sistema de zanjas de infiltracioacutenhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip21-23
Recomendaciones generaleshelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 24
Ejemplo de disentildeo de acequias de desviacioacutenhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 25-31
Ejemplo de disentildeo de zanjas de infiltracioacutenhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip32-34
Construccioacuten de zanjas de infiltracioacutenhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip34-40
Bibliografiacuteahelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip41
Iacutendicehelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip42
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1 Descarga maacutexima de disentildeoCalcularemos para cada tramo de la figura
ordm Primer tramo (400 m) Bosque 15 pendiente longitud 400 m A = 8 Ha
calculloo de tiempo de concentracion TcTc = Tc1 + Tc2 = (Longitud del tramo)(velocidad ponderada + longitud del tramo)(velocidad maxima erosiva) las velocidades se estiman apartir de la Tabla ATc = 400(1460) + 400(1560) = 92 min
Con este valor se va a la Tabla B para estimar el valor de la intensidad maacutexima con una frecuencia de 10 antildeos
Imax = 70 mmh
El coeficiente de escorrentiacutea (C) se estima a partir de la Tabla C C 1deg tramo= C1 + C2 + C2 = 30 + 20+ 10 +15 = 75
Descarga maacutexima de disentildeo primer tramoQtramo1 = CIA360 = 075708360 = 117 m3s
ordm Segundo tramo (300 m) cultivo en limpio 15 pendiente longitud 400 m A = 4Ha + 2Ha = 6 Ha
calculo de tiempo de concentracion TcTc = Tc2 + Tc2-3 = (Longitud del tramo)(velocidad ponderada + longitud del tramo)(velocidad maxima erosiva) las velocidades se estiman apartir de la Tabla ATc = 92 + 300(1560) = 125 min
Con este valor se va a la Tabla B para estimar el valor de la intensidad maacutexima con una frecuencia de 10 antildeos
Imax = 625 mmh
El coeficiente de escorrentiacutea (C) se estima a partir de la Tabla CPasto natural 4Ha 20 de pendiente C = 30 + 20 + 10 + 15 = 75 entonces 754=300
Cultivo en limpio 2Ha 10 de pendiente C = 20 + 10 + 15 + 10 = 55 entonces 552=110
C2deg tramo = (300 + 110)6 = 68
C promedio tramo 1deg y 2deg = (758 + 686)14 = 72
Descarga maacutexima de disentildeo primer tramo A=8+6=14 HaQtramo2 = CIA360 = 072625360 = 175 m3s
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362 Disentildeo de zanjas de infiltracioacutenA) REGISTROS PLUVIOMETRICOS
Del anaacutelisis de precipitaciones de la Estacioacuten Weberbauer situada a 2536 msnm en la frontera centro oriental del aacutembito del SESA - Cajamarca se tienen los siguientes registros de lluvia maacutexima diarias
B ANAacuteLISIS DE FRECUENCIAS Y PERIODOS DE RETORNO
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Disentildeo de zanjas de infiltracioacuten y acequias de desviacioacuten
Los datos de la columna (d) son graficados en papel de probabilidades Gumbel o se encuentra la distribucioacuten Lluvia Maacutexima Diaria Vs Tr en forma analiacutetica (ver Praacutectica coacutedigo H-2 Anaacutelisis de Tormenta Curvas Intensidad-Frecuencia-Duracioacuten)
Lluvia de Disentildeo = Lluvia Maacutexima Diaria para 10 antildeos de Retorno = 427 mm
C CONVERSIOacuteN DE LA LLUVIA MAacuteXIMA DIARIA A ESCORRENTIacuteASUPERFICIAL
No toda la lluvia que cae se convierte en escorrentiacutea superficial previamente se debe descontar la laacutemina que infiltra Una manera praacutectica de llegar a la lluvia o laacutemina que produce escorrentiacutea superficial es usando el meacutetodo SCS 1956 en donde se relacionan la altura total de lluvia caiacuteda con la que realmente produce escorrentiacutea Este meacutetodo se usa en combinacioacuten con las curvas nuacutemero La mayoriacutea de los suelos del aacutembito de accioacuten del SE5A son laderas empinadas con baja capacidad de infiltracioacuten superficiales con pastos naturales muy pobres que dan escasa cobertura cuando no son suelos sometidos a cultivos anuales Se asume estas condiciones extremas a fin de lograr un dimensionamiento conservador de las acequias de infiltracioacuten CN=875 por supuesto que se pueden aplicar condiciones maacutes favorables en suelos bien manejados y con usos adecuados a su capacidad para obtener disentildeos especiacuteficos en parcelas localesEntrando en la Fig NB 14 con P == 427 mm y CN = 875 hallamos Q = 175 mm de escorrentiacuteaEsto significa que la lluvia maacutexima diaria con 10 antildeos de frecuencia produciraacute 175 mm de escorrentiacutea oacute 175 m Ha oacute 00175 m m2
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D SECCIOacuteN DE ACEQUIA STANDARD Y ESPACIAMIENTO MAacuteXIMO
Adoptando la seccioacuten trapecial mostrada en la figura con un tirante de agua de 040 metros(que es tambieacuten la altura de los tabiques) tendremos una seccioacuten hidraacuteulica de 032 m2En 100 ml de acequia seraacuten 32 m3
Aacuterea de recoleccioacuten Maacutexima por Acequia de 100 ml = 3200175 = 1829 m2 Espaciamiento Maacuteximo = (1829m2)100m = 183m
Si seleccionamos con fines praacutecticos un espaciamiento maacuteximo de 20 m el incremento de volumen en la acequia representa 003 m de elevacioacuten en el tirante de agua lo cual no tiene importancia si hemos dimensionado las acequiase con un borde libre de 010 m Tambieacuten se debe tener en cuenta la longitud de la pendiente que debe ser menor cuanto mayor es la gradiente del terreno
IV CONSTRUCCIOacuteN DE ZANJAS DE INFILTRACIOacuteN
iquestQUE MATERIALES Y HERRAMIENTAS SE NECESITAN PARA CONSTRUIR LAS ZANJAS DE INFILTRACIOacuteN Los materiales a utilizarse son los siguientes
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Disentildeo de zanjas de infiltracioacuten y acequias de desviacioacuten
iquestCOMO FUNCIONA LA ZANJA DE INFILTRACIOacuteN
El agua que se acumula en la zanja se infiltra al suelo y da humedad a las plantas situadas en la parte baja de la zanja La zanja de infiltracioacuten ayuda a las plantitas a tener maacutes agua en los periacuteodos con poca lluvia dando agua y vida
iquestDOacuteNDE CONSTRUIR LAS ZANJAS DE INFILTRACIOacuteN
Es lo maacutes recomendable construir las zanjas de infiltracioacuten en TERRENOS DE PASTIZALES SOBRE TODO EN LA PARTE SUPERIOR DE TERRENOS SECOS
Ademaacutes las zanjas de infiltracioacuten funcionan mejor cuando se construyen en LAS PARTES MAacuteS INCLINADAS DEL TERRENO
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LA CONSTRUCCIOacuteN DE LAS ZANJAS DE INFILTRACIOacuteN
Para construir las zanjas de infiltracioacuten seguimos 6 pasos
PASO 1Con el nivel en ldquoArdquo marcamos las liacuteneas sin caiacuteda donde queremos construir las zanjas de infiltracioacuten
PASO 2Sobre la liacutenea sin caiacuteda se marcan las zanjas de infiltracioacuten tomando en cuenta el largo y ancho de la zanja asiacute como la distancia entre zanjasLargo de la zanja 2 metros (2 pasos)Ancho de la zanja 40 centiacutemetros (2 cuartas)Ancho del tabique 40 centiacutemetros (2 cuartas)
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Disentildeo de zanjas de infiltracioacuten y acequias de desviacioacuten
PASO 3Se excava la zanja hasta una profundidad de 40 cm Luego se ensancha la parte superior para evitar que caigan las paredes (o taludes) de la zanja
PASO 4La tierra que se saca de la zanja de infiltracioacuten debe depositarse en la parte baja de la zanja formando un pequentildeo camelloacutenOJOSe debe depositar la tierra no muy cerca de la zanja sino a unos 20 centiacutemetros (1 cuarta) de distancia para que la tierra no caiga otra vez en la zanja
PASO 5
40
Disentildeo de zanjas de infiltracioacuten y acequias de desviacioacuten
El espacio que hay entre una y otra zanja de infiltracioacuten tambieacuten debe excavarse hasta una profundidad de 10 centiacutemetros (una tacuteajlla)
Esto es importante porque permitiraacute que el agua de una zanja llena pueda pasar a otra zanja llenando asiacute todas las zanjas por igual
PASO 6Es bueno plantar pastos sobre los camellones para que estos sean maacutes fuertes y puedan aguantar mucho tiempo
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EL MANTENIMIENTODE LAS ZANJAS DE INFILTRACIOacuteN
Con cada tormenta de lluvia las zanjas de infiltracioacuten se llenan con tierra y restos de plantas
OJOiexclCuando estaacute llena la zanja de infiltracioacuten ya no puede acumular agua El material acumulado (lama) en la zanja contiene el suelo maacutes feacutertil de tus terrenosDebemos realizar el mantenimiento de la zanja de infiltracioacuten para asegurar su buen funcionamiento La zanja se limpia sacando la lama acumulada esta se lleva nuevamente a los terrenos iexclDe esta manera se aprovecha la lama
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Disentildeo de zanjas de infiltracioacuten y acequias de desviacioacuten
iexclRecuerdaSi sacas el sedimento o lama la zanja acumula maacutes agua EntoncesEl mantenimiento debe realizarse permanentemente y sobre todo cuando la zanja se haya llenado
iexclCUIDADOAmigo agricultor En lo posible tienes que evitar que los animales entren en las zanjas de infiltracioacuten porque pueden derrumbar los costados de las zanjas y comer los pastos que protegen los camellones Tuacute has invertido tiempo y trabajo en la construccioacuten de las zanjas de infiltracioacuten entonces iexclno permitas que tu trabajo sea destruido
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V BIBLIOGRAFIacuteA
Beniacutetez C Arias W y Quiroz J 1980 Manual de Conservacioacuten de Suelos y Aguas Ministerio de Agricultura y Alimentacioacuten Direccioacuten General de Aguas y Suelos Lima Peruacute
Espildora 1971 Estimacioacuten de Curvas de Intensidad - Duracioacuten - Frecuencia Mediante Coeficientes Generalizados I Coloquio Nacional Sociedad Chilena de Ingenieriacutea Hidraacuteulica Santiago Chile
httpwwwiniaclmediosbibliotecaserieactasNR28871pdf
httpwwwoasificationcomarchivosManual20de20Maucopdf
httpwwwbvcooperacionpebibliotecabitstream12345678936276BVCI0002415_2pdf
httpwwwinfoandinaorgsitesdefaultfilesrecursosTomo1020Practicas20Mecanico20Estructuralespdf
Francke S Vargas R Williams E Pinto M y Barriacutea B 1999 Recuperacioacuten de Suelos Degradados en el Marco de la Nueva Ley de Fomento Forestal Corporacioacuten Nacional Forestal Santiago
Navarro G Lemus M Vaacutesquez R y Bravo R 2000 Restauracioacuten Hidroloacutegica de la Cuenca Poniente del Poblado de Sierras de Bellavista Corporacioacuten Nacional Forestal
Martiacutenez de Azagra A 1996 Disentildeo de Sistemas de Recoleccioacuten de Agua para la Repoblacioacuten Forestal Ediciones Mundi - Prensa Madrid
Millan J Manzanares P Garciacutea J Real P 2000 Estudio Baacutesico Manejo Restauracioacuten de Suelos y Control de Erosioacuten Cuenca Estero Nilahue VI Regioacuten Univ de Concepcioacuten
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INDICE
Tema Paacutegina
Introduccioacuten y objetivoshelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 1
Generalidades y caracteriacutesticas de zanjas de infiltracioacuten y acequias de infiltracioacutenhelliphelliphelliphelliphelliphellip2-5
Metodologiacutea de disentildeo de zanjas de infiltracioacuten y canales de desviacioacuten de aguahelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip6-11
Disentildeo de canales de desviacioacutenhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 11-20
disentildeo de sistema de zanjas de infiltracioacutenhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip21-23
Recomendaciones generaleshelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 24
Ejemplo de disentildeo de acequias de desviacioacutenhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 25-31
Ejemplo de disentildeo de zanjas de infiltracioacutenhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip32-34
Construccioacuten de zanjas de infiltracioacutenhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip34-40
Bibliografiacuteahelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip41
Iacutendicehelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip42
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362 Disentildeo de zanjas de infiltracioacutenA) REGISTROS PLUVIOMETRICOS
Del anaacutelisis de precipitaciones de la Estacioacuten Weberbauer situada a 2536 msnm en la frontera centro oriental del aacutembito del SESA - Cajamarca se tienen los siguientes registros de lluvia maacutexima diarias
B ANAacuteLISIS DE FRECUENCIAS Y PERIODOS DE RETORNO
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Disentildeo de zanjas de infiltracioacuten y acequias de desviacioacuten
Los datos de la columna (d) son graficados en papel de probabilidades Gumbel o se encuentra la distribucioacuten Lluvia Maacutexima Diaria Vs Tr en forma analiacutetica (ver Praacutectica coacutedigo H-2 Anaacutelisis de Tormenta Curvas Intensidad-Frecuencia-Duracioacuten)
Lluvia de Disentildeo = Lluvia Maacutexima Diaria para 10 antildeos de Retorno = 427 mm
C CONVERSIOacuteN DE LA LLUVIA MAacuteXIMA DIARIA A ESCORRENTIacuteASUPERFICIAL
No toda la lluvia que cae se convierte en escorrentiacutea superficial previamente se debe descontar la laacutemina que infiltra Una manera praacutectica de llegar a la lluvia o laacutemina que produce escorrentiacutea superficial es usando el meacutetodo SCS 1956 en donde se relacionan la altura total de lluvia caiacuteda con la que realmente produce escorrentiacutea Este meacutetodo se usa en combinacioacuten con las curvas nuacutemero La mayoriacutea de los suelos del aacutembito de accioacuten del SE5A son laderas empinadas con baja capacidad de infiltracioacuten superficiales con pastos naturales muy pobres que dan escasa cobertura cuando no son suelos sometidos a cultivos anuales Se asume estas condiciones extremas a fin de lograr un dimensionamiento conservador de las acequias de infiltracioacuten CN=875 por supuesto que se pueden aplicar condiciones maacutes favorables en suelos bien manejados y con usos adecuados a su capacidad para obtener disentildeos especiacuteficos en parcelas localesEntrando en la Fig NB 14 con P == 427 mm y CN = 875 hallamos Q = 175 mm de escorrentiacuteaEsto significa que la lluvia maacutexima diaria con 10 antildeos de frecuencia produciraacute 175 mm de escorrentiacutea oacute 175 m Ha oacute 00175 m m2
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D SECCIOacuteN DE ACEQUIA STANDARD Y ESPACIAMIENTO MAacuteXIMO
Adoptando la seccioacuten trapecial mostrada en la figura con un tirante de agua de 040 metros(que es tambieacuten la altura de los tabiques) tendremos una seccioacuten hidraacuteulica de 032 m2En 100 ml de acequia seraacuten 32 m3
Aacuterea de recoleccioacuten Maacutexima por Acequia de 100 ml = 3200175 = 1829 m2 Espaciamiento Maacuteximo = (1829m2)100m = 183m
Si seleccionamos con fines praacutecticos un espaciamiento maacuteximo de 20 m el incremento de volumen en la acequia representa 003 m de elevacioacuten en el tirante de agua lo cual no tiene importancia si hemos dimensionado las acequiase con un borde libre de 010 m Tambieacuten se debe tener en cuenta la longitud de la pendiente que debe ser menor cuanto mayor es la gradiente del terreno
IV CONSTRUCCIOacuteN DE ZANJAS DE INFILTRACIOacuteN
iquestQUE MATERIALES Y HERRAMIENTAS SE NECESITAN PARA CONSTRUIR LAS ZANJAS DE INFILTRACIOacuteN Los materiales a utilizarse son los siguientes
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iquestCOMO FUNCIONA LA ZANJA DE INFILTRACIOacuteN
El agua que se acumula en la zanja se infiltra al suelo y da humedad a las plantas situadas en la parte baja de la zanja La zanja de infiltracioacuten ayuda a las plantitas a tener maacutes agua en los periacuteodos con poca lluvia dando agua y vida
iquestDOacuteNDE CONSTRUIR LAS ZANJAS DE INFILTRACIOacuteN
Es lo maacutes recomendable construir las zanjas de infiltracioacuten en TERRENOS DE PASTIZALES SOBRE TODO EN LA PARTE SUPERIOR DE TERRENOS SECOS
Ademaacutes las zanjas de infiltracioacuten funcionan mejor cuando se construyen en LAS PARTES MAacuteS INCLINADAS DEL TERRENO
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LA CONSTRUCCIOacuteN DE LAS ZANJAS DE INFILTRACIOacuteN
Para construir las zanjas de infiltracioacuten seguimos 6 pasos
PASO 1Con el nivel en ldquoArdquo marcamos las liacuteneas sin caiacuteda donde queremos construir las zanjas de infiltracioacuten
PASO 2Sobre la liacutenea sin caiacuteda se marcan las zanjas de infiltracioacuten tomando en cuenta el largo y ancho de la zanja asiacute como la distancia entre zanjasLargo de la zanja 2 metros (2 pasos)Ancho de la zanja 40 centiacutemetros (2 cuartas)Ancho del tabique 40 centiacutemetros (2 cuartas)
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PASO 3Se excava la zanja hasta una profundidad de 40 cm Luego se ensancha la parte superior para evitar que caigan las paredes (o taludes) de la zanja
PASO 4La tierra que se saca de la zanja de infiltracioacuten debe depositarse en la parte baja de la zanja formando un pequentildeo camelloacutenOJOSe debe depositar la tierra no muy cerca de la zanja sino a unos 20 centiacutemetros (1 cuarta) de distancia para que la tierra no caiga otra vez en la zanja
PASO 5
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El espacio que hay entre una y otra zanja de infiltracioacuten tambieacuten debe excavarse hasta una profundidad de 10 centiacutemetros (una tacuteajlla)
Esto es importante porque permitiraacute que el agua de una zanja llena pueda pasar a otra zanja llenando asiacute todas las zanjas por igual
PASO 6Es bueno plantar pastos sobre los camellones para que estos sean maacutes fuertes y puedan aguantar mucho tiempo
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EL MANTENIMIENTODE LAS ZANJAS DE INFILTRACIOacuteN
Con cada tormenta de lluvia las zanjas de infiltracioacuten se llenan con tierra y restos de plantas
OJOiexclCuando estaacute llena la zanja de infiltracioacuten ya no puede acumular agua El material acumulado (lama) en la zanja contiene el suelo maacutes feacutertil de tus terrenosDebemos realizar el mantenimiento de la zanja de infiltracioacuten para asegurar su buen funcionamiento La zanja se limpia sacando la lama acumulada esta se lleva nuevamente a los terrenos iexclDe esta manera se aprovecha la lama
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iexclRecuerdaSi sacas el sedimento o lama la zanja acumula maacutes agua EntoncesEl mantenimiento debe realizarse permanentemente y sobre todo cuando la zanja se haya llenado
iexclCUIDADOAmigo agricultor En lo posible tienes que evitar que los animales entren en las zanjas de infiltracioacuten porque pueden derrumbar los costados de las zanjas y comer los pastos que protegen los camellones Tuacute has invertido tiempo y trabajo en la construccioacuten de las zanjas de infiltracioacuten entonces iexclno permitas que tu trabajo sea destruido
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Disentildeo de zanjas de infiltracioacuten y acequias de desviacioacuten
V BIBLIOGRAFIacuteA
Beniacutetez C Arias W y Quiroz J 1980 Manual de Conservacioacuten de Suelos y Aguas Ministerio de Agricultura y Alimentacioacuten Direccioacuten General de Aguas y Suelos Lima Peruacute
Espildora 1971 Estimacioacuten de Curvas de Intensidad - Duracioacuten - Frecuencia Mediante Coeficientes Generalizados I Coloquio Nacional Sociedad Chilena de Ingenieriacutea Hidraacuteulica Santiago Chile
httpwwwiniaclmediosbibliotecaserieactasNR28871pdf
httpwwwoasificationcomarchivosManual20de20Maucopdf
httpwwwbvcooperacionpebibliotecabitstream12345678936276BVCI0002415_2pdf
httpwwwinfoandinaorgsitesdefaultfilesrecursosTomo1020Practicas20Mecanico20Estructuralespdf
Francke S Vargas R Williams E Pinto M y Barriacutea B 1999 Recuperacioacuten de Suelos Degradados en el Marco de la Nueva Ley de Fomento Forestal Corporacioacuten Nacional Forestal Santiago
Navarro G Lemus M Vaacutesquez R y Bravo R 2000 Restauracioacuten Hidroloacutegica de la Cuenca Poniente del Poblado de Sierras de Bellavista Corporacioacuten Nacional Forestal
Martiacutenez de Azagra A 1996 Disentildeo de Sistemas de Recoleccioacuten de Agua para la Repoblacioacuten Forestal Ediciones Mundi - Prensa Madrid
Millan J Manzanares P Garciacutea J Real P 2000 Estudio Baacutesico Manejo Restauracioacuten de Suelos y Control de Erosioacuten Cuenca Estero Nilahue VI Regioacuten Univ de Concepcioacuten
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Introduccioacuten y objetivoshelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 1
Generalidades y caracteriacutesticas de zanjas de infiltracioacuten y acequias de infiltracioacutenhelliphelliphelliphelliphelliphellip2-5
Metodologiacutea de disentildeo de zanjas de infiltracioacuten y canales de desviacioacuten de aguahelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip6-11
Disentildeo de canales de desviacioacutenhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 11-20
disentildeo de sistema de zanjas de infiltracioacutenhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip21-23
Recomendaciones generaleshelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 24
Ejemplo de disentildeo de acequias de desviacioacutenhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 25-31
Ejemplo de disentildeo de zanjas de infiltracioacutenhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip32-34
Construccioacuten de zanjas de infiltracioacutenhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip34-40
Bibliografiacuteahelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip41
Iacutendicehelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip42
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Disentildeo de zanjas de infiltracioacuten y acequias de desviacioacuten
362 Disentildeo de zanjas de infiltracioacutenA) REGISTROS PLUVIOMETRICOS
Del anaacutelisis de precipitaciones de la Estacioacuten Weberbauer situada a 2536 msnm en la frontera centro oriental del aacutembito del SESA - Cajamarca se tienen los siguientes registros de lluvia maacutexima diarias
B ANAacuteLISIS DE FRECUENCIAS Y PERIODOS DE RETORNO
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Los datos de la columna (d) son graficados en papel de probabilidades Gumbel o se encuentra la distribucioacuten Lluvia Maacutexima Diaria Vs Tr en forma analiacutetica (ver Praacutectica coacutedigo H-2 Anaacutelisis de Tormenta Curvas Intensidad-Frecuencia-Duracioacuten)
Lluvia de Disentildeo = Lluvia Maacutexima Diaria para 10 antildeos de Retorno = 427 mm
C CONVERSIOacuteN DE LA LLUVIA MAacuteXIMA DIARIA A ESCORRENTIacuteASUPERFICIAL
No toda la lluvia que cae se convierte en escorrentiacutea superficial previamente se debe descontar la laacutemina que infiltra Una manera praacutectica de llegar a la lluvia o laacutemina que produce escorrentiacutea superficial es usando el meacutetodo SCS 1956 en donde se relacionan la altura total de lluvia caiacuteda con la que realmente produce escorrentiacutea Este meacutetodo se usa en combinacioacuten con las curvas nuacutemero La mayoriacutea de los suelos del aacutembito de accioacuten del SE5A son laderas empinadas con baja capacidad de infiltracioacuten superficiales con pastos naturales muy pobres que dan escasa cobertura cuando no son suelos sometidos a cultivos anuales Se asume estas condiciones extremas a fin de lograr un dimensionamiento conservador de las acequias de infiltracioacuten CN=875 por supuesto que se pueden aplicar condiciones maacutes favorables en suelos bien manejados y con usos adecuados a su capacidad para obtener disentildeos especiacuteficos en parcelas localesEntrando en la Fig NB 14 con P == 427 mm y CN = 875 hallamos Q = 175 mm de escorrentiacuteaEsto significa que la lluvia maacutexima diaria con 10 antildeos de frecuencia produciraacute 175 mm de escorrentiacutea oacute 175 m Ha oacute 00175 m m2
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Disentildeo de zanjas de infiltracioacuten y acequias de desviacioacuten
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Disentildeo de zanjas de infiltracioacuten y acequias de desviacioacuten
D SECCIOacuteN DE ACEQUIA STANDARD Y ESPACIAMIENTO MAacuteXIMO
Adoptando la seccioacuten trapecial mostrada en la figura con un tirante de agua de 040 metros(que es tambieacuten la altura de los tabiques) tendremos una seccioacuten hidraacuteulica de 032 m2En 100 ml de acequia seraacuten 32 m3
Aacuterea de recoleccioacuten Maacutexima por Acequia de 100 ml = 3200175 = 1829 m2 Espaciamiento Maacuteximo = (1829m2)100m = 183m
Si seleccionamos con fines praacutecticos un espaciamiento maacuteximo de 20 m el incremento de volumen en la acequia representa 003 m de elevacioacuten en el tirante de agua lo cual no tiene importancia si hemos dimensionado las acequiase con un borde libre de 010 m Tambieacuten se debe tener en cuenta la longitud de la pendiente que debe ser menor cuanto mayor es la gradiente del terreno
IV CONSTRUCCIOacuteN DE ZANJAS DE INFILTRACIOacuteN
iquestQUE MATERIALES Y HERRAMIENTAS SE NECESITAN PARA CONSTRUIR LAS ZANJAS DE INFILTRACIOacuteN Los materiales a utilizarse son los siguientes
37
Disentildeo de zanjas de infiltracioacuten y acequias de desviacioacuten
iquestCOMO FUNCIONA LA ZANJA DE INFILTRACIOacuteN
El agua que se acumula en la zanja se infiltra al suelo y da humedad a las plantas situadas en la parte baja de la zanja La zanja de infiltracioacuten ayuda a las plantitas a tener maacutes agua en los periacuteodos con poca lluvia dando agua y vida
iquestDOacuteNDE CONSTRUIR LAS ZANJAS DE INFILTRACIOacuteN
Es lo maacutes recomendable construir las zanjas de infiltracioacuten en TERRENOS DE PASTIZALES SOBRE TODO EN LA PARTE SUPERIOR DE TERRENOS SECOS
Ademaacutes las zanjas de infiltracioacuten funcionan mejor cuando se construyen en LAS PARTES MAacuteS INCLINADAS DEL TERRENO
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Disentildeo de zanjas de infiltracioacuten y acequias de desviacioacuten
LA CONSTRUCCIOacuteN DE LAS ZANJAS DE INFILTRACIOacuteN
Para construir las zanjas de infiltracioacuten seguimos 6 pasos
PASO 1Con el nivel en ldquoArdquo marcamos las liacuteneas sin caiacuteda donde queremos construir las zanjas de infiltracioacuten
PASO 2Sobre la liacutenea sin caiacuteda se marcan las zanjas de infiltracioacuten tomando en cuenta el largo y ancho de la zanja asiacute como la distancia entre zanjasLargo de la zanja 2 metros (2 pasos)Ancho de la zanja 40 centiacutemetros (2 cuartas)Ancho del tabique 40 centiacutemetros (2 cuartas)
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Disentildeo de zanjas de infiltracioacuten y acequias de desviacioacuten
PASO 3Se excava la zanja hasta una profundidad de 40 cm Luego se ensancha la parte superior para evitar que caigan las paredes (o taludes) de la zanja
PASO 4La tierra que se saca de la zanja de infiltracioacuten debe depositarse en la parte baja de la zanja formando un pequentildeo camelloacutenOJOSe debe depositar la tierra no muy cerca de la zanja sino a unos 20 centiacutemetros (1 cuarta) de distancia para que la tierra no caiga otra vez en la zanja
PASO 5
40
Disentildeo de zanjas de infiltracioacuten y acequias de desviacioacuten
El espacio que hay entre una y otra zanja de infiltracioacuten tambieacuten debe excavarse hasta una profundidad de 10 centiacutemetros (una tacuteajlla)
Esto es importante porque permitiraacute que el agua de una zanja llena pueda pasar a otra zanja llenando asiacute todas las zanjas por igual
PASO 6Es bueno plantar pastos sobre los camellones para que estos sean maacutes fuertes y puedan aguantar mucho tiempo
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Disentildeo de zanjas de infiltracioacuten y acequias de desviacioacuten
EL MANTENIMIENTODE LAS ZANJAS DE INFILTRACIOacuteN
Con cada tormenta de lluvia las zanjas de infiltracioacuten se llenan con tierra y restos de plantas
OJOiexclCuando estaacute llena la zanja de infiltracioacuten ya no puede acumular agua El material acumulado (lama) en la zanja contiene el suelo maacutes feacutertil de tus terrenosDebemos realizar el mantenimiento de la zanja de infiltracioacuten para asegurar su buen funcionamiento La zanja se limpia sacando la lama acumulada esta se lleva nuevamente a los terrenos iexclDe esta manera se aprovecha la lama
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Disentildeo de zanjas de infiltracioacuten y acequias de desviacioacuten
iexclRecuerdaSi sacas el sedimento o lama la zanja acumula maacutes agua EntoncesEl mantenimiento debe realizarse permanentemente y sobre todo cuando la zanja se haya llenado
iexclCUIDADOAmigo agricultor En lo posible tienes que evitar que los animales entren en las zanjas de infiltracioacuten porque pueden derrumbar los costados de las zanjas y comer los pastos que protegen los camellones Tuacute has invertido tiempo y trabajo en la construccioacuten de las zanjas de infiltracioacuten entonces iexclno permitas que tu trabajo sea destruido
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Disentildeo de zanjas de infiltracioacuten y acequias de desviacioacuten
V BIBLIOGRAFIacuteA
Beniacutetez C Arias W y Quiroz J 1980 Manual de Conservacioacuten de Suelos y Aguas Ministerio de Agricultura y Alimentacioacuten Direccioacuten General de Aguas y Suelos Lima Peruacute
Espildora 1971 Estimacioacuten de Curvas de Intensidad - Duracioacuten - Frecuencia Mediante Coeficientes Generalizados I Coloquio Nacional Sociedad Chilena de Ingenieriacutea Hidraacuteulica Santiago Chile
httpwwwiniaclmediosbibliotecaserieactasNR28871pdf
httpwwwoasificationcomarchivosManual20de20Maucopdf
httpwwwbvcooperacionpebibliotecabitstream12345678936276BVCI0002415_2pdf
httpwwwinfoandinaorgsitesdefaultfilesrecursosTomo1020Practicas20Mecanico20Estructuralespdf
Francke S Vargas R Williams E Pinto M y Barriacutea B 1999 Recuperacioacuten de Suelos Degradados en el Marco de la Nueva Ley de Fomento Forestal Corporacioacuten Nacional Forestal Santiago
Navarro G Lemus M Vaacutesquez R y Bravo R 2000 Restauracioacuten Hidroloacutegica de la Cuenca Poniente del Poblado de Sierras de Bellavista Corporacioacuten Nacional Forestal
Martiacutenez de Azagra A 1996 Disentildeo de Sistemas de Recoleccioacuten de Agua para la Repoblacioacuten Forestal Ediciones Mundi - Prensa Madrid
Millan J Manzanares P Garciacutea J Real P 2000 Estudio Baacutesico Manejo Restauracioacuten de Suelos y Control de Erosioacuten Cuenca Estero Nilahue VI Regioacuten Univ de Concepcioacuten
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Disentildeo de zanjas de infiltracioacuten y acequias de desviacioacuten
INDICE
Tema Paacutegina
Introduccioacuten y objetivoshelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 1
Generalidades y caracteriacutesticas de zanjas de infiltracioacuten y acequias de infiltracioacutenhelliphelliphelliphelliphelliphellip2-5
Metodologiacutea de disentildeo de zanjas de infiltracioacuten y canales de desviacioacuten de aguahelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip6-11
Disentildeo de canales de desviacioacutenhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 11-20
disentildeo de sistema de zanjas de infiltracioacutenhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip21-23
Recomendaciones generaleshelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 24
Ejemplo de disentildeo de acequias de desviacioacutenhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 25-31
Ejemplo de disentildeo de zanjas de infiltracioacutenhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip32-34
Construccioacuten de zanjas de infiltracioacutenhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip34-40
Bibliografiacuteahelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip41
Iacutendicehelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip42
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Disentildeo de zanjas de infiltracioacuten y acequias de desviacioacuten
362 Disentildeo de zanjas de infiltracioacutenA) REGISTROS PLUVIOMETRICOS
Del anaacutelisis de precipitaciones de la Estacioacuten Weberbauer situada a 2536 msnm en la frontera centro oriental del aacutembito del SESA - Cajamarca se tienen los siguientes registros de lluvia maacutexima diarias
B ANAacuteLISIS DE FRECUENCIAS Y PERIODOS DE RETORNO
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Disentildeo de zanjas de infiltracioacuten y acequias de desviacioacuten
Los datos de la columna (d) son graficados en papel de probabilidades Gumbel o se encuentra la distribucioacuten Lluvia Maacutexima Diaria Vs Tr en forma analiacutetica (ver Praacutectica coacutedigo H-2 Anaacutelisis de Tormenta Curvas Intensidad-Frecuencia-Duracioacuten)
Lluvia de Disentildeo = Lluvia Maacutexima Diaria para 10 antildeos de Retorno = 427 mm
C CONVERSIOacuteN DE LA LLUVIA MAacuteXIMA DIARIA A ESCORRENTIacuteASUPERFICIAL
No toda la lluvia que cae se convierte en escorrentiacutea superficial previamente se debe descontar la laacutemina que infiltra Una manera praacutectica de llegar a la lluvia o laacutemina que produce escorrentiacutea superficial es usando el meacutetodo SCS 1956 en donde se relacionan la altura total de lluvia caiacuteda con la que realmente produce escorrentiacutea Este meacutetodo se usa en combinacioacuten con las curvas nuacutemero La mayoriacutea de los suelos del aacutembito de accioacuten del SE5A son laderas empinadas con baja capacidad de infiltracioacuten superficiales con pastos naturales muy pobres que dan escasa cobertura cuando no son suelos sometidos a cultivos anuales Se asume estas condiciones extremas a fin de lograr un dimensionamiento conservador de las acequias de infiltracioacuten CN=875 por supuesto que se pueden aplicar condiciones maacutes favorables en suelos bien manejados y con usos adecuados a su capacidad para obtener disentildeos especiacuteficos en parcelas localesEntrando en la Fig NB 14 con P == 427 mm y CN = 875 hallamos Q = 175 mm de escorrentiacuteaEsto significa que la lluvia maacutexima diaria con 10 antildeos de frecuencia produciraacute 175 mm de escorrentiacutea oacute 175 m Ha oacute 00175 m m2
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Disentildeo de zanjas de infiltracioacuten y acequias de desviacioacuten
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D SECCIOacuteN DE ACEQUIA STANDARD Y ESPACIAMIENTO MAacuteXIMO
Adoptando la seccioacuten trapecial mostrada en la figura con un tirante de agua de 040 metros(que es tambieacuten la altura de los tabiques) tendremos una seccioacuten hidraacuteulica de 032 m2En 100 ml de acequia seraacuten 32 m3
Aacuterea de recoleccioacuten Maacutexima por Acequia de 100 ml = 3200175 = 1829 m2 Espaciamiento Maacuteximo = (1829m2)100m = 183m
Si seleccionamos con fines praacutecticos un espaciamiento maacuteximo de 20 m el incremento de volumen en la acequia representa 003 m de elevacioacuten en el tirante de agua lo cual no tiene importancia si hemos dimensionado las acequiase con un borde libre de 010 m Tambieacuten se debe tener en cuenta la longitud de la pendiente que debe ser menor cuanto mayor es la gradiente del terreno
IV CONSTRUCCIOacuteN DE ZANJAS DE INFILTRACIOacuteN
iquestQUE MATERIALES Y HERRAMIENTAS SE NECESITAN PARA CONSTRUIR LAS ZANJAS DE INFILTRACIOacuteN Los materiales a utilizarse son los siguientes
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iquestCOMO FUNCIONA LA ZANJA DE INFILTRACIOacuteN
El agua que se acumula en la zanja se infiltra al suelo y da humedad a las plantas situadas en la parte baja de la zanja La zanja de infiltracioacuten ayuda a las plantitas a tener maacutes agua en los periacuteodos con poca lluvia dando agua y vida
iquestDOacuteNDE CONSTRUIR LAS ZANJAS DE INFILTRACIOacuteN
Es lo maacutes recomendable construir las zanjas de infiltracioacuten en TERRENOS DE PASTIZALES SOBRE TODO EN LA PARTE SUPERIOR DE TERRENOS SECOS
Ademaacutes las zanjas de infiltracioacuten funcionan mejor cuando se construyen en LAS PARTES MAacuteS INCLINADAS DEL TERRENO
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LA CONSTRUCCIOacuteN DE LAS ZANJAS DE INFILTRACIOacuteN
Para construir las zanjas de infiltracioacuten seguimos 6 pasos
PASO 1Con el nivel en ldquoArdquo marcamos las liacuteneas sin caiacuteda donde queremos construir las zanjas de infiltracioacuten
PASO 2Sobre la liacutenea sin caiacuteda se marcan las zanjas de infiltracioacuten tomando en cuenta el largo y ancho de la zanja asiacute como la distancia entre zanjasLargo de la zanja 2 metros (2 pasos)Ancho de la zanja 40 centiacutemetros (2 cuartas)Ancho del tabique 40 centiacutemetros (2 cuartas)
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Disentildeo de zanjas de infiltracioacuten y acequias de desviacioacuten
PASO 3Se excava la zanja hasta una profundidad de 40 cm Luego se ensancha la parte superior para evitar que caigan las paredes (o taludes) de la zanja
PASO 4La tierra que se saca de la zanja de infiltracioacuten debe depositarse en la parte baja de la zanja formando un pequentildeo camelloacutenOJOSe debe depositar la tierra no muy cerca de la zanja sino a unos 20 centiacutemetros (1 cuarta) de distancia para que la tierra no caiga otra vez en la zanja
PASO 5
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El espacio que hay entre una y otra zanja de infiltracioacuten tambieacuten debe excavarse hasta una profundidad de 10 centiacutemetros (una tacuteajlla)
Esto es importante porque permitiraacute que el agua de una zanja llena pueda pasar a otra zanja llenando asiacute todas las zanjas por igual
PASO 6Es bueno plantar pastos sobre los camellones para que estos sean maacutes fuertes y puedan aguantar mucho tiempo
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EL MANTENIMIENTODE LAS ZANJAS DE INFILTRACIOacuteN
Con cada tormenta de lluvia las zanjas de infiltracioacuten se llenan con tierra y restos de plantas
OJOiexclCuando estaacute llena la zanja de infiltracioacuten ya no puede acumular agua El material acumulado (lama) en la zanja contiene el suelo maacutes feacutertil de tus terrenosDebemos realizar el mantenimiento de la zanja de infiltracioacuten para asegurar su buen funcionamiento La zanja se limpia sacando la lama acumulada esta se lleva nuevamente a los terrenos iexclDe esta manera se aprovecha la lama
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Disentildeo de zanjas de infiltracioacuten y acequias de desviacioacuten
iexclRecuerdaSi sacas el sedimento o lama la zanja acumula maacutes agua EntoncesEl mantenimiento debe realizarse permanentemente y sobre todo cuando la zanja se haya llenado
iexclCUIDADOAmigo agricultor En lo posible tienes que evitar que los animales entren en las zanjas de infiltracioacuten porque pueden derrumbar los costados de las zanjas y comer los pastos que protegen los camellones Tuacute has invertido tiempo y trabajo en la construccioacuten de las zanjas de infiltracioacuten entonces iexclno permitas que tu trabajo sea destruido
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V BIBLIOGRAFIacuteA
Beniacutetez C Arias W y Quiroz J 1980 Manual de Conservacioacuten de Suelos y Aguas Ministerio de Agricultura y Alimentacioacuten Direccioacuten General de Aguas y Suelos Lima Peruacute
Espildora 1971 Estimacioacuten de Curvas de Intensidad - Duracioacuten - Frecuencia Mediante Coeficientes Generalizados I Coloquio Nacional Sociedad Chilena de Ingenieriacutea Hidraacuteulica Santiago Chile
httpwwwiniaclmediosbibliotecaserieactasNR28871pdf
httpwwwoasificationcomarchivosManual20de20Maucopdf
httpwwwbvcooperacionpebibliotecabitstream12345678936276BVCI0002415_2pdf
httpwwwinfoandinaorgsitesdefaultfilesrecursosTomo1020Practicas20Mecanico20Estructuralespdf
Francke S Vargas R Williams E Pinto M y Barriacutea B 1999 Recuperacioacuten de Suelos Degradados en el Marco de la Nueva Ley de Fomento Forestal Corporacioacuten Nacional Forestal Santiago
Navarro G Lemus M Vaacutesquez R y Bravo R 2000 Restauracioacuten Hidroloacutegica de la Cuenca Poniente del Poblado de Sierras de Bellavista Corporacioacuten Nacional Forestal
Martiacutenez de Azagra A 1996 Disentildeo de Sistemas de Recoleccioacuten de Agua para la Repoblacioacuten Forestal Ediciones Mundi - Prensa Madrid
Millan J Manzanares P Garciacutea J Real P 2000 Estudio Baacutesico Manejo Restauracioacuten de Suelos y Control de Erosioacuten Cuenca Estero Nilahue VI Regioacuten Univ de Concepcioacuten
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Disentildeo de zanjas de infiltracioacuten y acequias de desviacioacuten
INDICE
Tema Paacutegina
Introduccioacuten y objetivoshelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 1
Generalidades y caracteriacutesticas de zanjas de infiltracioacuten y acequias de infiltracioacutenhelliphelliphelliphelliphelliphellip2-5
Metodologiacutea de disentildeo de zanjas de infiltracioacuten y canales de desviacioacuten de aguahelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip6-11
Disentildeo de canales de desviacioacutenhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 11-20
disentildeo de sistema de zanjas de infiltracioacutenhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip21-23
Recomendaciones generaleshelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 24
Ejemplo de disentildeo de acequias de desviacioacutenhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 25-31
Ejemplo de disentildeo de zanjas de infiltracioacutenhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip32-34
Construccioacuten de zanjas de infiltracioacutenhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip34-40
Bibliografiacuteahelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip41
Iacutendicehelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip42
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Disentildeo de zanjas de infiltracioacuten y acequias de desviacioacuten
Los datos de la columna (d) son graficados en papel de probabilidades Gumbel o se encuentra la distribucioacuten Lluvia Maacutexima Diaria Vs Tr en forma analiacutetica (ver Praacutectica coacutedigo H-2 Anaacutelisis de Tormenta Curvas Intensidad-Frecuencia-Duracioacuten)
Lluvia de Disentildeo = Lluvia Maacutexima Diaria para 10 antildeos de Retorno = 427 mm
C CONVERSIOacuteN DE LA LLUVIA MAacuteXIMA DIARIA A ESCORRENTIacuteASUPERFICIAL
No toda la lluvia que cae se convierte en escorrentiacutea superficial previamente se debe descontar la laacutemina que infiltra Una manera praacutectica de llegar a la lluvia o laacutemina que produce escorrentiacutea superficial es usando el meacutetodo SCS 1956 en donde se relacionan la altura total de lluvia caiacuteda con la que realmente produce escorrentiacutea Este meacutetodo se usa en combinacioacuten con las curvas nuacutemero La mayoriacutea de los suelos del aacutembito de accioacuten del SE5A son laderas empinadas con baja capacidad de infiltracioacuten superficiales con pastos naturales muy pobres que dan escasa cobertura cuando no son suelos sometidos a cultivos anuales Se asume estas condiciones extremas a fin de lograr un dimensionamiento conservador de las acequias de infiltracioacuten CN=875 por supuesto que se pueden aplicar condiciones maacutes favorables en suelos bien manejados y con usos adecuados a su capacidad para obtener disentildeos especiacuteficos en parcelas localesEntrando en la Fig NB 14 con P == 427 mm y CN = 875 hallamos Q = 175 mm de escorrentiacuteaEsto significa que la lluvia maacutexima diaria con 10 antildeos de frecuencia produciraacute 175 mm de escorrentiacutea oacute 175 m Ha oacute 00175 m m2
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Disentildeo de zanjas de infiltracioacuten y acequias de desviacioacuten
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Disentildeo de zanjas de infiltracioacuten y acequias de desviacioacuten
D SECCIOacuteN DE ACEQUIA STANDARD Y ESPACIAMIENTO MAacuteXIMO
Adoptando la seccioacuten trapecial mostrada en la figura con un tirante de agua de 040 metros(que es tambieacuten la altura de los tabiques) tendremos una seccioacuten hidraacuteulica de 032 m2En 100 ml de acequia seraacuten 32 m3
Aacuterea de recoleccioacuten Maacutexima por Acequia de 100 ml = 3200175 = 1829 m2 Espaciamiento Maacuteximo = (1829m2)100m = 183m
Si seleccionamos con fines praacutecticos un espaciamiento maacuteximo de 20 m el incremento de volumen en la acequia representa 003 m de elevacioacuten en el tirante de agua lo cual no tiene importancia si hemos dimensionado las acequiase con un borde libre de 010 m Tambieacuten se debe tener en cuenta la longitud de la pendiente que debe ser menor cuanto mayor es la gradiente del terreno
IV CONSTRUCCIOacuteN DE ZANJAS DE INFILTRACIOacuteN
iquestQUE MATERIALES Y HERRAMIENTAS SE NECESITAN PARA CONSTRUIR LAS ZANJAS DE INFILTRACIOacuteN Los materiales a utilizarse son los siguientes
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Disentildeo de zanjas de infiltracioacuten y acequias de desviacioacuten
iquestCOMO FUNCIONA LA ZANJA DE INFILTRACIOacuteN
El agua que se acumula en la zanja se infiltra al suelo y da humedad a las plantas situadas en la parte baja de la zanja La zanja de infiltracioacuten ayuda a las plantitas a tener maacutes agua en los periacuteodos con poca lluvia dando agua y vida
iquestDOacuteNDE CONSTRUIR LAS ZANJAS DE INFILTRACIOacuteN
Es lo maacutes recomendable construir las zanjas de infiltracioacuten en TERRENOS DE PASTIZALES SOBRE TODO EN LA PARTE SUPERIOR DE TERRENOS SECOS
Ademaacutes las zanjas de infiltracioacuten funcionan mejor cuando se construyen en LAS PARTES MAacuteS INCLINADAS DEL TERRENO
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Disentildeo de zanjas de infiltracioacuten y acequias de desviacioacuten
LA CONSTRUCCIOacuteN DE LAS ZANJAS DE INFILTRACIOacuteN
Para construir las zanjas de infiltracioacuten seguimos 6 pasos
PASO 1Con el nivel en ldquoArdquo marcamos las liacuteneas sin caiacuteda donde queremos construir las zanjas de infiltracioacuten
PASO 2Sobre la liacutenea sin caiacuteda se marcan las zanjas de infiltracioacuten tomando en cuenta el largo y ancho de la zanja asiacute como la distancia entre zanjasLargo de la zanja 2 metros (2 pasos)Ancho de la zanja 40 centiacutemetros (2 cuartas)Ancho del tabique 40 centiacutemetros (2 cuartas)
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Disentildeo de zanjas de infiltracioacuten y acequias de desviacioacuten
PASO 3Se excava la zanja hasta una profundidad de 40 cm Luego se ensancha la parte superior para evitar que caigan las paredes (o taludes) de la zanja
PASO 4La tierra que se saca de la zanja de infiltracioacuten debe depositarse en la parte baja de la zanja formando un pequentildeo camelloacutenOJOSe debe depositar la tierra no muy cerca de la zanja sino a unos 20 centiacutemetros (1 cuarta) de distancia para que la tierra no caiga otra vez en la zanja
PASO 5
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Disentildeo de zanjas de infiltracioacuten y acequias de desviacioacuten
El espacio que hay entre una y otra zanja de infiltracioacuten tambieacuten debe excavarse hasta una profundidad de 10 centiacutemetros (una tacuteajlla)
Esto es importante porque permitiraacute que el agua de una zanja llena pueda pasar a otra zanja llenando asiacute todas las zanjas por igual
PASO 6Es bueno plantar pastos sobre los camellones para que estos sean maacutes fuertes y puedan aguantar mucho tiempo
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Disentildeo de zanjas de infiltracioacuten y acequias de desviacioacuten
EL MANTENIMIENTODE LAS ZANJAS DE INFILTRACIOacuteN
Con cada tormenta de lluvia las zanjas de infiltracioacuten se llenan con tierra y restos de plantas
OJOiexclCuando estaacute llena la zanja de infiltracioacuten ya no puede acumular agua El material acumulado (lama) en la zanja contiene el suelo maacutes feacutertil de tus terrenosDebemos realizar el mantenimiento de la zanja de infiltracioacuten para asegurar su buen funcionamiento La zanja se limpia sacando la lama acumulada esta se lleva nuevamente a los terrenos iexclDe esta manera se aprovecha la lama
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Disentildeo de zanjas de infiltracioacuten y acequias de desviacioacuten
iexclRecuerdaSi sacas el sedimento o lama la zanja acumula maacutes agua EntoncesEl mantenimiento debe realizarse permanentemente y sobre todo cuando la zanja se haya llenado
iexclCUIDADOAmigo agricultor En lo posible tienes que evitar que los animales entren en las zanjas de infiltracioacuten porque pueden derrumbar los costados de las zanjas y comer los pastos que protegen los camellones Tuacute has invertido tiempo y trabajo en la construccioacuten de las zanjas de infiltracioacuten entonces iexclno permitas que tu trabajo sea destruido
43
Disentildeo de zanjas de infiltracioacuten y acequias de desviacioacuten
V BIBLIOGRAFIacuteA
Beniacutetez C Arias W y Quiroz J 1980 Manual de Conservacioacuten de Suelos y Aguas Ministerio de Agricultura y Alimentacioacuten Direccioacuten General de Aguas y Suelos Lima Peruacute
Espildora 1971 Estimacioacuten de Curvas de Intensidad - Duracioacuten - Frecuencia Mediante Coeficientes Generalizados I Coloquio Nacional Sociedad Chilena de Ingenieriacutea Hidraacuteulica Santiago Chile
httpwwwiniaclmediosbibliotecaserieactasNR28871pdf
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httpwwwbvcooperacionpebibliotecabitstream12345678936276BVCI0002415_2pdf
httpwwwinfoandinaorgsitesdefaultfilesrecursosTomo1020Practicas20Mecanico20Estructuralespdf
Francke S Vargas R Williams E Pinto M y Barriacutea B 1999 Recuperacioacuten de Suelos Degradados en el Marco de la Nueva Ley de Fomento Forestal Corporacioacuten Nacional Forestal Santiago
Navarro G Lemus M Vaacutesquez R y Bravo R 2000 Restauracioacuten Hidroloacutegica de la Cuenca Poniente del Poblado de Sierras de Bellavista Corporacioacuten Nacional Forestal
Martiacutenez de Azagra A 1996 Disentildeo de Sistemas de Recoleccioacuten de Agua para la Repoblacioacuten Forestal Ediciones Mundi - Prensa Madrid
Millan J Manzanares P Garciacutea J Real P 2000 Estudio Baacutesico Manejo Restauracioacuten de Suelos y Control de Erosioacuten Cuenca Estero Nilahue VI Regioacuten Univ de Concepcioacuten
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Disentildeo de zanjas de infiltracioacuten y acequias de desviacioacuten
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Tema Paacutegina
Introduccioacuten y objetivoshelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 1
Generalidades y caracteriacutesticas de zanjas de infiltracioacuten y acequias de infiltracioacutenhelliphelliphelliphelliphelliphellip2-5
Metodologiacutea de disentildeo de zanjas de infiltracioacuten y canales de desviacioacuten de aguahelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip6-11
Disentildeo de canales de desviacioacutenhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 11-20
disentildeo de sistema de zanjas de infiltracioacutenhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip21-23
Recomendaciones generaleshelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 24
Ejemplo de disentildeo de acequias de desviacioacutenhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 25-31
Ejemplo de disentildeo de zanjas de infiltracioacutenhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip32-34
Construccioacuten de zanjas de infiltracioacutenhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip34-40
Bibliografiacuteahelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip41
Iacutendicehelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip42
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Disentildeo de zanjas de infiltracioacuten y acequias de desviacioacuten
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Disentildeo de zanjas de infiltracioacuten y acequias de desviacioacuten
D SECCIOacuteN DE ACEQUIA STANDARD Y ESPACIAMIENTO MAacuteXIMO
Adoptando la seccioacuten trapecial mostrada en la figura con un tirante de agua de 040 metros(que es tambieacuten la altura de los tabiques) tendremos una seccioacuten hidraacuteulica de 032 m2En 100 ml de acequia seraacuten 32 m3
Aacuterea de recoleccioacuten Maacutexima por Acequia de 100 ml = 3200175 = 1829 m2 Espaciamiento Maacuteximo = (1829m2)100m = 183m
Si seleccionamos con fines praacutecticos un espaciamiento maacuteximo de 20 m el incremento de volumen en la acequia representa 003 m de elevacioacuten en el tirante de agua lo cual no tiene importancia si hemos dimensionado las acequiase con un borde libre de 010 m Tambieacuten se debe tener en cuenta la longitud de la pendiente que debe ser menor cuanto mayor es la gradiente del terreno
IV CONSTRUCCIOacuteN DE ZANJAS DE INFILTRACIOacuteN
iquestQUE MATERIALES Y HERRAMIENTAS SE NECESITAN PARA CONSTRUIR LAS ZANJAS DE INFILTRACIOacuteN Los materiales a utilizarse son los siguientes
37
Disentildeo de zanjas de infiltracioacuten y acequias de desviacioacuten
iquestCOMO FUNCIONA LA ZANJA DE INFILTRACIOacuteN
El agua que se acumula en la zanja se infiltra al suelo y da humedad a las plantas situadas en la parte baja de la zanja La zanja de infiltracioacuten ayuda a las plantitas a tener maacutes agua en los periacuteodos con poca lluvia dando agua y vida
iquestDOacuteNDE CONSTRUIR LAS ZANJAS DE INFILTRACIOacuteN
Es lo maacutes recomendable construir las zanjas de infiltracioacuten en TERRENOS DE PASTIZALES SOBRE TODO EN LA PARTE SUPERIOR DE TERRENOS SECOS
Ademaacutes las zanjas de infiltracioacuten funcionan mejor cuando se construyen en LAS PARTES MAacuteS INCLINADAS DEL TERRENO
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Disentildeo de zanjas de infiltracioacuten y acequias de desviacioacuten
LA CONSTRUCCIOacuteN DE LAS ZANJAS DE INFILTRACIOacuteN
Para construir las zanjas de infiltracioacuten seguimos 6 pasos
PASO 1Con el nivel en ldquoArdquo marcamos las liacuteneas sin caiacuteda donde queremos construir las zanjas de infiltracioacuten
PASO 2Sobre la liacutenea sin caiacuteda se marcan las zanjas de infiltracioacuten tomando en cuenta el largo y ancho de la zanja asiacute como la distancia entre zanjasLargo de la zanja 2 metros (2 pasos)Ancho de la zanja 40 centiacutemetros (2 cuartas)Ancho del tabique 40 centiacutemetros (2 cuartas)
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Disentildeo de zanjas de infiltracioacuten y acequias de desviacioacuten
PASO 3Se excava la zanja hasta una profundidad de 40 cm Luego se ensancha la parte superior para evitar que caigan las paredes (o taludes) de la zanja
PASO 4La tierra que se saca de la zanja de infiltracioacuten debe depositarse en la parte baja de la zanja formando un pequentildeo camelloacutenOJOSe debe depositar la tierra no muy cerca de la zanja sino a unos 20 centiacutemetros (1 cuarta) de distancia para que la tierra no caiga otra vez en la zanja
PASO 5
40
Disentildeo de zanjas de infiltracioacuten y acequias de desviacioacuten
El espacio que hay entre una y otra zanja de infiltracioacuten tambieacuten debe excavarse hasta una profundidad de 10 centiacutemetros (una tacuteajlla)
Esto es importante porque permitiraacute que el agua de una zanja llena pueda pasar a otra zanja llenando asiacute todas las zanjas por igual
PASO 6Es bueno plantar pastos sobre los camellones para que estos sean maacutes fuertes y puedan aguantar mucho tiempo
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Disentildeo de zanjas de infiltracioacuten y acequias de desviacioacuten
EL MANTENIMIENTODE LAS ZANJAS DE INFILTRACIOacuteN
Con cada tormenta de lluvia las zanjas de infiltracioacuten se llenan con tierra y restos de plantas
OJOiexclCuando estaacute llena la zanja de infiltracioacuten ya no puede acumular agua El material acumulado (lama) en la zanja contiene el suelo maacutes feacutertil de tus terrenosDebemos realizar el mantenimiento de la zanja de infiltracioacuten para asegurar su buen funcionamiento La zanja se limpia sacando la lama acumulada esta se lleva nuevamente a los terrenos iexclDe esta manera se aprovecha la lama
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Disentildeo de zanjas de infiltracioacuten y acequias de desviacioacuten
iexclRecuerdaSi sacas el sedimento o lama la zanja acumula maacutes agua EntoncesEl mantenimiento debe realizarse permanentemente y sobre todo cuando la zanja se haya llenado
iexclCUIDADOAmigo agricultor En lo posible tienes que evitar que los animales entren en las zanjas de infiltracioacuten porque pueden derrumbar los costados de las zanjas y comer los pastos que protegen los camellones Tuacute has invertido tiempo y trabajo en la construccioacuten de las zanjas de infiltracioacuten entonces iexclno permitas que tu trabajo sea destruido
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Disentildeo de zanjas de infiltracioacuten y acequias de desviacioacuten
V BIBLIOGRAFIacuteA
Beniacutetez C Arias W y Quiroz J 1980 Manual de Conservacioacuten de Suelos y Aguas Ministerio de Agricultura y Alimentacioacuten Direccioacuten General de Aguas y Suelos Lima Peruacute
Espildora 1971 Estimacioacuten de Curvas de Intensidad - Duracioacuten - Frecuencia Mediante Coeficientes Generalizados I Coloquio Nacional Sociedad Chilena de Ingenieriacutea Hidraacuteulica Santiago Chile
httpwwwiniaclmediosbibliotecaserieactasNR28871pdf
httpwwwoasificationcomarchivosManual20de20Maucopdf
httpwwwbvcooperacionpebibliotecabitstream12345678936276BVCI0002415_2pdf
httpwwwinfoandinaorgsitesdefaultfilesrecursosTomo1020Practicas20Mecanico20Estructuralespdf
Francke S Vargas R Williams E Pinto M y Barriacutea B 1999 Recuperacioacuten de Suelos Degradados en el Marco de la Nueva Ley de Fomento Forestal Corporacioacuten Nacional Forestal Santiago
Navarro G Lemus M Vaacutesquez R y Bravo R 2000 Restauracioacuten Hidroloacutegica de la Cuenca Poniente del Poblado de Sierras de Bellavista Corporacioacuten Nacional Forestal
Martiacutenez de Azagra A 1996 Disentildeo de Sistemas de Recoleccioacuten de Agua para la Repoblacioacuten Forestal Ediciones Mundi - Prensa Madrid
Millan J Manzanares P Garciacutea J Real P 2000 Estudio Baacutesico Manejo Restauracioacuten de Suelos y Control de Erosioacuten Cuenca Estero Nilahue VI Regioacuten Univ de Concepcioacuten
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Disentildeo de zanjas de infiltracioacuten y acequias de desviacioacuten
INDICE
Tema Paacutegina
Introduccioacuten y objetivoshelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 1
Generalidades y caracteriacutesticas de zanjas de infiltracioacuten y acequias de infiltracioacutenhelliphelliphelliphelliphelliphellip2-5
Metodologiacutea de disentildeo de zanjas de infiltracioacuten y canales de desviacioacuten de aguahelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip6-11
Disentildeo de canales de desviacioacutenhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 11-20
disentildeo de sistema de zanjas de infiltracioacutenhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip21-23
Recomendaciones generaleshelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 24
Ejemplo de disentildeo de acequias de desviacioacutenhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 25-31
Ejemplo de disentildeo de zanjas de infiltracioacutenhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip32-34
Construccioacuten de zanjas de infiltracioacutenhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip34-40
Bibliografiacuteahelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip41
Iacutendicehelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip42
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D SECCIOacuteN DE ACEQUIA STANDARD Y ESPACIAMIENTO MAacuteXIMO
Adoptando la seccioacuten trapecial mostrada en la figura con un tirante de agua de 040 metros(que es tambieacuten la altura de los tabiques) tendremos una seccioacuten hidraacuteulica de 032 m2En 100 ml de acequia seraacuten 32 m3
Aacuterea de recoleccioacuten Maacutexima por Acequia de 100 ml = 3200175 = 1829 m2 Espaciamiento Maacuteximo = (1829m2)100m = 183m
Si seleccionamos con fines praacutecticos un espaciamiento maacuteximo de 20 m el incremento de volumen en la acequia representa 003 m de elevacioacuten en el tirante de agua lo cual no tiene importancia si hemos dimensionado las acequiase con un borde libre de 010 m Tambieacuten se debe tener en cuenta la longitud de la pendiente que debe ser menor cuanto mayor es la gradiente del terreno
IV CONSTRUCCIOacuteN DE ZANJAS DE INFILTRACIOacuteN
iquestQUE MATERIALES Y HERRAMIENTAS SE NECESITAN PARA CONSTRUIR LAS ZANJAS DE INFILTRACIOacuteN Los materiales a utilizarse son los siguientes
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Disentildeo de zanjas de infiltracioacuten y acequias de desviacioacuten
iquestCOMO FUNCIONA LA ZANJA DE INFILTRACIOacuteN
El agua que se acumula en la zanja se infiltra al suelo y da humedad a las plantas situadas en la parte baja de la zanja La zanja de infiltracioacuten ayuda a las plantitas a tener maacutes agua en los periacuteodos con poca lluvia dando agua y vida
iquestDOacuteNDE CONSTRUIR LAS ZANJAS DE INFILTRACIOacuteN
Es lo maacutes recomendable construir las zanjas de infiltracioacuten en TERRENOS DE PASTIZALES SOBRE TODO EN LA PARTE SUPERIOR DE TERRENOS SECOS
Ademaacutes las zanjas de infiltracioacuten funcionan mejor cuando se construyen en LAS PARTES MAacuteS INCLINADAS DEL TERRENO
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Disentildeo de zanjas de infiltracioacuten y acequias de desviacioacuten
LA CONSTRUCCIOacuteN DE LAS ZANJAS DE INFILTRACIOacuteN
Para construir las zanjas de infiltracioacuten seguimos 6 pasos
PASO 1Con el nivel en ldquoArdquo marcamos las liacuteneas sin caiacuteda donde queremos construir las zanjas de infiltracioacuten
PASO 2Sobre la liacutenea sin caiacuteda se marcan las zanjas de infiltracioacuten tomando en cuenta el largo y ancho de la zanja asiacute como la distancia entre zanjasLargo de la zanja 2 metros (2 pasos)Ancho de la zanja 40 centiacutemetros (2 cuartas)Ancho del tabique 40 centiacutemetros (2 cuartas)
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Disentildeo de zanjas de infiltracioacuten y acequias de desviacioacuten
PASO 3Se excava la zanja hasta una profundidad de 40 cm Luego se ensancha la parte superior para evitar que caigan las paredes (o taludes) de la zanja
PASO 4La tierra que se saca de la zanja de infiltracioacuten debe depositarse en la parte baja de la zanja formando un pequentildeo camelloacutenOJOSe debe depositar la tierra no muy cerca de la zanja sino a unos 20 centiacutemetros (1 cuarta) de distancia para que la tierra no caiga otra vez en la zanja
PASO 5
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El espacio que hay entre una y otra zanja de infiltracioacuten tambieacuten debe excavarse hasta una profundidad de 10 centiacutemetros (una tacuteajlla)
Esto es importante porque permitiraacute que el agua de una zanja llena pueda pasar a otra zanja llenando asiacute todas las zanjas por igual
PASO 6Es bueno plantar pastos sobre los camellones para que estos sean maacutes fuertes y puedan aguantar mucho tiempo
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EL MANTENIMIENTODE LAS ZANJAS DE INFILTRACIOacuteN
Con cada tormenta de lluvia las zanjas de infiltracioacuten se llenan con tierra y restos de plantas
OJOiexclCuando estaacute llena la zanja de infiltracioacuten ya no puede acumular agua El material acumulado (lama) en la zanja contiene el suelo maacutes feacutertil de tus terrenosDebemos realizar el mantenimiento de la zanja de infiltracioacuten para asegurar su buen funcionamiento La zanja se limpia sacando la lama acumulada esta se lleva nuevamente a los terrenos iexclDe esta manera se aprovecha la lama
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iexclRecuerdaSi sacas el sedimento o lama la zanja acumula maacutes agua EntoncesEl mantenimiento debe realizarse permanentemente y sobre todo cuando la zanja se haya llenado
iexclCUIDADOAmigo agricultor En lo posible tienes que evitar que los animales entren en las zanjas de infiltracioacuten porque pueden derrumbar los costados de las zanjas y comer los pastos que protegen los camellones Tuacute has invertido tiempo y trabajo en la construccioacuten de las zanjas de infiltracioacuten entonces iexclno permitas que tu trabajo sea destruido
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V BIBLIOGRAFIacuteA
Beniacutetez C Arias W y Quiroz J 1980 Manual de Conservacioacuten de Suelos y Aguas Ministerio de Agricultura y Alimentacioacuten Direccioacuten General de Aguas y Suelos Lima Peruacute
Espildora 1971 Estimacioacuten de Curvas de Intensidad - Duracioacuten - Frecuencia Mediante Coeficientes Generalizados I Coloquio Nacional Sociedad Chilena de Ingenieriacutea Hidraacuteulica Santiago Chile
httpwwwiniaclmediosbibliotecaserieactasNR28871pdf
httpwwwoasificationcomarchivosManual20de20Maucopdf
httpwwwbvcooperacionpebibliotecabitstream12345678936276BVCI0002415_2pdf
httpwwwinfoandinaorgsitesdefaultfilesrecursosTomo1020Practicas20Mecanico20Estructuralespdf
Francke S Vargas R Williams E Pinto M y Barriacutea B 1999 Recuperacioacuten de Suelos Degradados en el Marco de la Nueva Ley de Fomento Forestal Corporacioacuten Nacional Forestal Santiago
Navarro G Lemus M Vaacutesquez R y Bravo R 2000 Restauracioacuten Hidroloacutegica de la Cuenca Poniente del Poblado de Sierras de Bellavista Corporacioacuten Nacional Forestal
Martiacutenez de Azagra A 1996 Disentildeo de Sistemas de Recoleccioacuten de Agua para la Repoblacioacuten Forestal Ediciones Mundi - Prensa Madrid
Millan J Manzanares P Garciacutea J Real P 2000 Estudio Baacutesico Manejo Restauracioacuten de Suelos y Control de Erosioacuten Cuenca Estero Nilahue VI Regioacuten Univ de Concepcioacuten
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INDICE
Tema Paacutegina
Introduccioacuten y objetivoshelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 1
Generalidades y caracteriacutesticas de zanjas de infiltracioacuten y acequias de infiltracioacutenhelliphelliphelliphelliphelliphellip2-5
Metodologiacutea de disentildeo de zanjas de infiltracioacuten y canales de desviacioacuten de aguahelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip6-11
Disentildeo de canales de desviacioacutenhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 11-20
disentildeo de sistema de zanjas de infiltracioacutenhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip21-23
Recomendaciones generaleshelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 24
Ejemplo de disentildeo de acequias de desviacioacutenhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 25-31
Ejemplo de disentildeo de zanjas de infiltracioacutenhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip32-34
Construccioacuten de zanjas de infiltracioacutenhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip34-40
Bibliografiacuteahelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip41
Iacutendicehelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip42
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iquestCOMO FUNCIONA LA ZANJA DE INFILTRACIOacuteN
El agua que se acumula en la zanja se infiltra al suelo y da humedad a las plantas situadas en la parte baja de la zanja La zanja de infiltracioacuten ayuda a las plantitas a tener maacutes agua en los periacuteodos con poca lluvia dando agua y vida
iquestDOacuteNDE CONSTRUIR LAS ZANJAS DE INFILTRACIOacuteN
Es lo maacutes recomendable construir las zanjas de infiltracioacuten en TERRENOS DE PASTIZALES SOBRE TODO EN LA PARTE SUPERIOR DE TERRENOS SECOS
Ademaacutes las zanjas de infiltracioacuten funcionan mejor cuando se construyen en LAS PARTES MAacuteS INCLINADAS DEL TERRENO
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LA CONSTRUCCIOacuteN DE LAS ZANJAS DE INFILTRACIOacuteN
Para construir las zanjas de infiltracioacuten seguimos 6 pasos
PASO 1Con el nivel en ldquoArdquo marcamos las liacuteneas sin caiacuteda donde queremos construir las zanjas de infiltracioacuten
PASO 2Sobre la liacutenea sin caiacuteda se marcan las zanjas de infiltracioacuten tomando en cuenta el largo y ancho de la zanja asiacute como la distancia entre zanjasLargo de la zanja 2 metros (2 pasos)Ancho de la zanja 40 centiacutemetros (2 cuartas)Ancho del tabique 40 centiacutemetros (2 cuartas)
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Disentildeo de zanjas de infiltracioacuten y acequias de desviacioacuten
PASO 3Se excava la zanja hasta una profundidad de 40 cm Luego se ensancha la parte superior para evitar que caigan las paredes (o taludes) de la zanja
PASO 4La tierra que se saca de la zanja de infiltracioacuten debe depositarse en la parte baja de la zanja formando un pequentildeo camelloacutenOJOSe debe depositar la tierra no muy cerca de la zanja sino a unos 20 centiacutemetros (1 cuarta) de distancia para que la tierra no caiga otra vez en la zanja
PASO 5
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Disentildeo de zanjas de infiltracioacuten y acequias de desviacioacuten
El espacio que hay entre una y otra zanja de infiltracioacuten tambieacuten debe excavarse hasta una profundidad de 10 centiacutemetros (una tacuteajlla)
Esto es importante porque permitiraacute que el agua de una zanja llena pueda pasar a otra zanja llenando asiacute todas las zanjas por igual
PASO 6Es bueno plantar pastos sobre los camellones para que estos sean maacutes fuertes y puedan aguantar mucho tiempo
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Disentildeo de zanjas de infiltracioacuten y acequias de desviacioacuten
EL MANTENIMIENTODE LAS ZANJAS DE INFILTRACIOacuteN
Con cada tormenta de lluvia las zanjas de infiltracioacuten se llenan con tierra y restos de plantas
OJOiexclCuando estaacute llena la zanja de infiltracioacuten ya no puede acumular agua El material acumulado (lama) en la zanja contiene el suelo maacutes feacutertil de tus terrenosDebemos realizar el mantenimiento de la zanja de infiltracioacuten para asegurar su buen funcionamiento La zanja se limpia sacando la lama acumulada esta se lleva nuevamente a los terrenos iexclDe esta manera se aprovecha la lama
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Disentildeo de zanjas de infiltracioacuten y acequias de desviacioacuten
iexclRecuerdaSi sacas el sedimento o lama la zanja acumula maacutes agua EntoncesEl mantenimiento debe realizarse permanentemente y sobre todo cuando la zanja se haya llenado
iexclCUIDADOAmigo agricultor En lo posible tienes que evitar que los animales entren en las zanjas de infiltracioacuten porque pueden derrumbar los costados de las zanjas y comer los pastos que protegen los camellones Tuacute has invertido tiempo y trabajo en la construccioacuten de las zanjas de infiltracioacuten entonces iexclno permitas que tu trabajo sea destruido
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V BIBLIOGRAFIacuteA
Beniacutetez C Arias W y Quiroz J 1980 Manual de Conservacioacuten de Suelos y Aguas Ministerio de Agricultura y Alimentacioacuten Direccioacuten General de Aguas y Suelos Lima Peruacute
Espildora 1971 Estimacioacuten de Curvas de Intensidad - Duracioacuten - Frecuencia Mediante Coeficientes Generalizados I Coloquio Nacional Sociedad Chilena de Ingenieriacutea Hidraacuteulica Santiago Chile
httpwwwiniaclmediosbibliotecaserieactasNR28871pdf
httpwwwoasificationcomarchivosManual20de20Maucopdf
httpwwwbvcooperacionpebibliotecabitstream12345678936276BVCI0002415_2pdf
httpwwwinfoandinaorgsitesdefaultfilesrecursosTomo1020Practicas20Mecanico20Estructuralespdf
Francke S Vargas R Williams E Pinto M y Barriacutea B 1999 Recuperacioacuten de Suelos Degradados en el Marco de la Nueva Ley de Fomento Forestal Corporacioacuten Nacional Forestal Santiago
Navarro G Lemus M Vaacutesquez R y Bravo R 2000 Restauracioacuten Hidroloacutegica de la Cuenca Poniente del Poblado de Sierras de Bellavista Corporacioacuten Nacional Forestal
Martiacutenez de Azagra A 1996 Disentildeo de Sistemas de Recoleccioacuten de Agua para la Repoblacioacuten Forestal Ediciones Mundi - Prensa Madrid
Millan J Manzanares P Garciacutea J Real P 2000 Estudio Baacutesico Manejo Restauracioacuten de Suelos y Control de Erosioacuten Cuenca Estero Nilahue VI Regioacuten Univ de Concepcioacuten
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Disentildeo de zanjas de infiltracioacuten y acequias de desviacioacuten
INDICE
Tema Paacutegina
Introduccioacuten y objetivoshelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 1
Generalidades y caracteriacutesticas de zanjas de infiltracioacuten y acequias de infiltracioacutenhelliphelliphelliphelliphelliphellip2-5
Metodologiacutea de disentildeo de zanjas de infiltracioacuten y canales de desviacioacuten de aguahelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip6-11
Disentildeo de canales de desviacioacutenhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 11-20
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Recomendaciones generaleshelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 24
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Ejemplo de disentildeo de zanjas de infiltracioacutenhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip32-34
Construccioacuten de zanjas de infiltracioacutenhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip34-40
Bibliografiacuteahelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip41
Iacutendicehelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip42
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Disentildeo de zanjas de infiltracioacuten y acequias de desviacioacuten
LA CONSTRUCCIOacuteN DE LAS ZANJAS DE INFILTRACIOacuteN
Para construir las zanjas de infiltracioacuten seguimos 6 pasos
PASO 1Con el nivel en ldquoArdquo marcamos las liacuteneas sin caiacuteda donde queremos construir las zanjas de infiltracioacuten
PASO 2Sobre la liacutenea sin caiacuteda se marcan las zanjas de infiltracioacuten tomando en cuenta el largo y ancho de la zanja asiacute como la distancia entre zanjasLargo de la zanja 2 metros (2 pasos)Ancho de la zanja 40 centiacutemetros (2 cuartas)Ancho del tabique 40 centiacutemetros (2 cuartas)
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Disentildeo de zanjas de infiltracioacuten y acequias de desviacioacuten
PASO 3Se excava la zanja hasta una profundidad de 40 cm Luego se ensancha la parte superior para evitar que caigan las paredes (o taludes) de la zanja
PASO 4La tierra que se saca de la zanja de infiltracioacuten debe depositarse en la parte baja de la zanja formando un pequentildeo camelloacutenOJOSe debe depositar la tierra no muy cerca de la zanja sino a unos 20 centiacutemetros (1 cuarta) de distancia para que la tierra no caiga otra vez en la zanja
PASO 5
40
Disentildeo de zanjas de infiltracioacuten y acequias de desviacioacuten
El espacio que hay entre una y otra zanja de infiltracioacuten tambieacuten debe excavarse hasta una profundidad de 10 centiacutemetros (una tacuteajlla)
Esto es importante porque permitiraacute que el agua de una zanja llena pueda pasar a otra zanja llenando asiacute todas las zanjas por igual
PASO 6Es bueno plantar pastos sobre los camellones para que estos sean maacutes fuertes y puedan aguantar mucho tiempo
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Disentildeo de zanjas de infiltracioacuten y acequias de desviacioacuten
EL MANTENIMIENTODE LAS ZANJAS DE INFILTRACIOacuteN
Con cada tormenta de lluvia las zanjas de infiltracioacuten se llenan con tierra y restos de plantas
OJOiexclCuando estaacute llena la zanja de infiltracioacuten ya no puede acumular agua El material acumulado (lama) en la zanja contiene el suelo maacutes feacutertil de tus terrenosDebemos realizar el mantenimiento de la zanja de infiltracioacuten para asegurar su buen funcionamiento La zanja se limpia sacando la lama acumulada esta se lleva nuevamente a los terrenos iexclDe esta manera se aprovecha la lama
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Disentildeo de zanjas de infiltracioacuten y acequias de desviacioacuten
iexclRecuerdaSi sacas el sedimento o lama la zanja acumula maacutes agua EntoncesEl mantenimiento debe realizarse permanentemente y sobre todo cuando la zanja se haya llenado
iexclCUIDADOAmigo agricultor En lo posible tienes que evitar que los animales entren en las zanjas de infiltracioacuten porque pueden derrumbar los costados de las zanjas y comer los pastos que protegen los camellones Tuacute has invertido tiempo y trabajo en la construccioacuten de las zanjas de infiltracioacuten entonces iexclno permitas que tu trabajo sea destruido
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Disentildeo de zanjas de infiltracioacuten y acequias de desviacioacuten
V BIBLIOGRAFIacuteA
Beniacutetez C Arias W y Quiroz J 1980 Manual de Conservacioacuten de Suelos y Aguas Ministerio de Agricultura y Alimentacioacuten Direccioacuten General de Aguas y Suelos Lima Peruacute
Espildora 1971 Estimacioacuten de Curvas de Intensidad - Duracioacuten - Frecuencia Mediante Coeficientes Generalizados I Coloquio Nacional Sociedad Chilena de Ingenieriacutea Hidraacuteulica Santiago Chile
httpwwwiniaclmediosbibliotecaserieactasNR28871pdf
httpwwwoasificationcomarchivosManual20de20Maucopdf
httpwwwbvcooperacionpebibliotecabitstream12345678936276BVCI0002415_2pdf
httpwwwinfoandinaorgsitesdefaultfilesrecursosTomo1020Practicas20Mecanico20Estructuralespdf
Francke S Vargas R Williams E Pinto M y Barriacutea B 1999 Recuperacioacuten de Suelos Degradados en el Marco de la Nueva Ley de Fomento Forestal Corporacioacuten Nacional Forestal Santiago
Navarro G Lemus M Vaacutesquez R y Bravo R 2000 Restauracioacuten Hidroloacutegica de la Cuenca Poniente del Poblado de Sierras de Bellavista Corporacioacuten Nacional Forestal
Martiacutenez de Azagra A 1996 Disentildeo de Sistemas de Recoleccioacuten de Agua para la Repoblacioacuten Forestal Ediciones Mundi - Prensa Madrid
Millan J Manzanares P Garciacutea J Real P 2000 Estudio Baacutesico Manejo Restauracioacuten de Suelos y Control de Erosioacuten Cuenca Estero Nilahue VI Regioacuten Univ de Concepcioacuten
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INDICE
Tema Paacutegina
Introduccioacuten y objetivoshelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 1
Generalidades y caracteriacutesticas de zanjas de infiltracioacuten y acequias de infiltracioacutenhelliphelliphelliphelliphelliphellip2-5
Metodologiacutea de disentildeo de zanjas de infiltracioacuten y canales de desviacioacuten de aguahelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip6-11
Disentildeo de canales de desviacioacutenhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 11-20
disentildeo de sistema de zanjas de infiltracioacutenhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip21-23
Recomendaciones generaleshelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 24
Ejemplo de disentildeo de acequias de desviacioacutenhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 25-31
Ejemplo de disentildeo de zanjas de infiltracioacutenhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip32-34
Construccioacuten de zanjas de infiltracioacutenhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip34-40
Bibliografiacuteahelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip41
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PASO 3Se excava la zanja hasta una profundidad de 40 cm Luego se ensancha la parte superior para evitar que caigan las paredes (o taludes) de la zanja
PASO 4La tierra que se saca de la zanja de infiltracioacuten debe depositarse en la parte baja de la zanja formando un pequentildeo camelloacutenOJOSe debe depositar la tierra no muy cerca de la zanja sino a unos 20 centiacutemetros (1 cuarta) de distancia para que la tierra no caiga otra vez en la zanja
PASO 5
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Disentildeo de zanjas de infiltracioacuten y acequias de desviacioacuten
El espacio que hay entre una y otra zanja de infiltracioacuten tambieacuten debe excavarse hasta una profundidad de 10 centiacutemetros (una tacuteajlla)
Esto es importante porque permitiraacute que el agua de una zanja llena pueda pasar a otra zanja llenando asiacute todas las zanjas por igual
PASO 6Es bueno plantar pastos sobre los camellones para que estos sean maacutes fuertes y puedan aguantar mucho tiempo
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EL MANTENIMIENTODE LAS ZANJAS DE INFILTRACIOacuteN
Con cada tormenta de lluvia las zanjas de infiltracioacuten se llenan con tierra y restos de plantas
OJOiexclCuando estaacute llena la zanja de infiltracioacuten ya no puede acumular agua El material acumulado (lama) en la zanja contiene el suelo maacutes feacutertil de tus terrenosDebemos realizar el mantenimiento de la zanja de infiltracioacuten para asegurar su buen funcionamiento La zanja se limpia sacando la lama acumulada esta se lleva nuevamente a los terrenos iexclDe esta manera se aprovecha la lama
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Disentildeo de zanjas de infiltracioacuten y acequias de desviacioacuten
iexclRecuerdaSi sacas el sedimento o lama la zanja acumula maacutes agua EntoncesEl mantenimiento debe realizarse permanentemente y sobre todo cuando la zanja se haya llenado
iexclCUIDADOAmigo agricultor En lo posible tienes que evitar que los animales entren en las zanjas de infiltracioacuten porque pueden derrumbar los costados de las zanjas y comer los pastos que protegen los camellones Tuacute has invertido tiempo y trabajo en la construccioacuten de las zanjas de infiltracioacuten entonces iexclno permitas que tu trabajo sea destruido
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V BIBLIOGRAFIacuteA
Beniacutetez C Arias W y Quiroz J 1980 Manual de Conservacioacuten de Suelos y Aguas Ministerio de Agricultura y Alimentacioacuten Direccioacuten General de Aguas y Suelos Lima Peruacute
Espildora 1971 Estimacioacuten de Curvas de Intensidad - Duracioacuten - Frecuencia Mediante Coeficientes Generalizados I Coloquio Nacional Sociedad Chilena de Ingenieriacutea Hidraacuteulica Santiago Chile
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Francke S Vargas R Williams E Pinto M y Barriacutea B 1999 Recuperacioacuten de Suelos Degradados en el Marco de la Nueva Ley de Fomento Forestal Corporacioacuten Nacional Forestal Santiago
Navarro G Lemus M Vaacutesquez R y Bravo R 2000 Restauracioacuten Hidroloacutegica de la Cuenca Poniente del Poblado de Sierras de Bellavista Corporacioacuten Nacional Forestal
Martiacutenez de Azagra A 1996 Disentildeo de Sistemas de Recoleccioacuten de Agua para la Repoblacioacuten Forestal Ediciones Mundi - Prensa Madrid
Millan J Manzanares P Garciacutea J Real P 2000 Estudio Baacutesico Manejo Restauracioacuten de Suelos y Control de Erosioacuten Cuenca Estero Nilahue VI Regioacuten Univ de Concepcioacuten
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INDICE
Tema Paacutegina
Introduccioacuten y objetivoshelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 1
Generalidades y caracteriacutesticas de zanjas de infiltracioacuten y acequias de infiltracioacutenhelliphelliphelliphelliphelliphellip2-5
Metodologiacutea de disentildeo de zanjas de infiltracioacuten y canales de desviacioacuten de aguahelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip6-11
Disentildeo de canales de desviacioacutenhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 11-20
disentildeo de sistema de zanjas de infiltracioacutenhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip21-23
Recomendaciones generaleshelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 24
Ejemplo de disentildeo de acequias de desviacioacutenhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 25-31
Ejemplo de disentildeo de zanjas de infiltracioacutenhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip32-34
Construccioacuten de zanjas de infiltracioacutenhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip34-40
Bibliografiacuteahelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip41
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El espacio que hay entre una y otra zanja de infiltracioacuten tambieacuten debe excavarse hasta una profundidad de 10 centiacutemetros (una tacuteajlla)
Esto es importante porque permitiraacute que el agua de una zanja llena pueda pasar a otra zanja llenando asiacute todas las zanjas por igual
PASO 6Es bueno plantar pastos sobre los camellones para que estos sean maacutes fuertes y puedan aguantar mucho tiempo
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EL MANTENIMIENTODE LAS ZANJAS DE INFILTRACIOacuteN
Con cada tormenta de lluvia las zanjas de infiltracioacuten se llenan con tierra y restos de plantas
OJOiexclCuando estaacute llena la zanja de infiltracioacuten ya no puede acumular agua El material acumulado (lama) en la zanja contiene el suelo maacutes feacutertil de tus terrenosDebemos realizar el mantenimiento de la zanja de infiltracioacuten para asegurar su buen funcionamiento La zanja se limpia sacando la lama acumulada esta se lleva nuevamente a los terrenos iexclDe esta manera se aprovecha la lama
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iexclRecuerdaSi sacas el sedimento o lama la zanja acumula maacutes agua EntoncesEl mantenimiento debe realizarse permanentemente y sobre todo cuando la zanja se haya llenado
iexclCUIDADOAmigo agricultor En lo posible tienes que evitar que los animales entren en las zanjas de infiltracioacuten porque pueden derrumbar los costados de las zanjas y comer los pastos que protegen los camellones Tuacute has invertido tiempo y trabajo en la construccioacuten de las zanjas de infiltracioacuten entonces iexclno permitas que tu trabajo sea destruido
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V BIBLIOGRAFIacuteA
Beniacutetez C Arias W y Quiroz J 1980 Manual de Conservacioacuten de Suelos y Aguas Ministerio de Agricultura y Alimentacioacuten Direccioacuten General de Aguas y Suelos Lima Peruacute
Espildora 1971 Estimacioacuten de Curvas de Intensidad - Duracioacuten - Frecuencia Mediante Coeficientes Generalizados I Coloquio Nacional Sociedad Chilena de Ingenieriacutea Hidraacuteulica Santiago Chile
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Francke S Vargas R Williams E Pinto M y Barriacutea B 1999 Recuperacioacuten de Suelos Degradados en el Marco de la Nueva Ley de Fomento Forestal Corporacioacuten Nacional Forestal Santiago
Navarro G Lemus M Vaacutesquez R y Bravo R 2000 Restauracioacuten Hidroloacutegica de la Cuenca Poniente del Poblado de Sierras de Bellavista Corporacioacuten Nacional Forestal
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INDICE
Tema Paacutegina
Introduccioacuten y objetivoshelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 1
Generalidades y caracteriacutesticas de zanjas de infiltracioacuten y acequias de infiltracioacutenhelliphelliphelliphelliphelliphellip2-5
Metodologiacutea de disentildeo de zanjas de infiltracioacuten y canales de desviacioacuten de aguahelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip6-11
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Recomendaciones generaleshelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 24
Ejemplo de disentildeo de acequias de desviacioacutenhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 25-31
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Construccioacuten de zanjas de infiltracioacutenhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip34-40
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EL MANTENIMIENTODE LAS ZANJAS DE INFILTRACIOacuteN
Con cada tormenta de lluvia las zanjas de infiltracioacuten se llenan con tierra y restos de plantas
OJOiexclCuando estaacute llena la zanja de infiltracioacuten ya no puede acumular agua El material acumulado (lama) en la zanja contiene el suelo maacutes feacutertil de tus terrenosDebemos realizar el mantenimiento de la zanja de infiltracioacuten para asegurar su buen funcionamiento La zanja se limpia sacando la lama acumulada esta se lleva nuevamente a los terrenos iexclDe esta manera se aprovecha la lama
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iexclRecuerdaSi sacas el sedimento o lama la zanja acumula maacutes agua EntoncesEl mantenimiento debe realizarse permanentemente y sobre todo cuando la zanja se haya llenado
iexclCUIDADOAmigo agricultor En lo posible tienes que evitar que los animales entren en las zanjas de infiltracioacuten porque pueden derrumbar los costados de las zanjas y comer los pastos que protegen los camellones Tuacute has invertido tiempo y trabajo en la construccioacuten de las zanjas de infiltracioacuten entonces iexclno permitas que tu trabajo sea destruido
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V BIBLIOGRAFIacuteA
Beniacutetez C Arias W y Quiroz J 1980 Manual de Conservacioacuten de Suelos y Aguas Ministerio de Agricultura y Alimentacioacuten Direccioacuten General de Aguas y Suelos Lima Peruacute
Espildora 1971 Estimacioacuten de Curvas de Intensidad - Duracioacuten - Frecuencia Mediante Coeficientes Generalizados I Coloquio Nacional Sociedad Chilena de Ingenieriacutea Hidraacuteulica Santiago Chile
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Francke S Vargas R Williams E Pinto M y Barriacutea B 1999 Recuperacioacuten de Suelos Degradados en el Marco de la Nueva Ley de Fomento Forestal Corporacioacuten Nacional Forestal Santiago
Navarro G Lemus M Vaacutesquez R y Bravo R 2000 Restauracioacuten Hidroloacutegica de la Cuenca Poniente del Poblado de Sierras de Bellavista Corporacioacuten Nacional Forestal
Martiacutenez de Azagra A 1996 Disentildeo de Sistemas de Recoleccioacuten de Agua para la Repoblacioacuten Forestal Ediciones Mundi - Prensa Madrid
Millan J Manzanares P Garciacutea J Real P 2000 Estudio Baacutesico Manejo Restauracioacuten de Suelos y Control de Erosioacuten Cuenca Estero Nilahue VI Regioacuten Univ de Concepcioacuten
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Introduccioacuten y objetivoshelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 1
Generalidades y caracteriacutesticas de zanjas de infiltracioacuten y acequias de infiltracioacutenhelliphelliphelliphelliphelliphellip2-5
Metodologiacutea de disentildeo de zanjas de infiltracioacuten y canales de desviacioacuten de aguahelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip6-11
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Recomendaciones generaleshelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 24
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Construccioacuten de zanjas de infiltracioacutenhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip34-40
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iexclRecuerdaSi sacas el sedimento o lama la zanja acumula maacutes agua EntoncesEl mantenimiento debe realizarse permanentemente y sobre todo cuando la zanja se haya llenado
iexclCUIDADOAmigo agricultor En lo posible tienes que evitar que los animales entren en las zanjas de infiltracioacuten porque pueden derrumbar los costados de las zanjas y comer los pastos que protegen los camellones Tuacute has invertido tiempo y trabajo en la construccioacuten de las zanjas de infiltracioacuten entonces iexclno permitas que tu trabajo sea destruido
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Beniacutetez C Arias W y Quiroz J 1980 Manual de Conservacioacuten de Suelos y Aguas Ministerio de Agricultura y Alimentacioacuten Direccioacuten General de Aguas y Suelos Lima Peruacute
Espildora 1971 Estimacioacuten de Curvas de Intensidad - Duracioacuten - Frecuencia Mediante Coeficientes Generalizados I Coloquio Nacional Sociedad Chilena de Ingenieriacutea Hidraacuteulica Santiago Chile
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Francke S Vargas R Williams E Pinto M y Barriacutea B 1999 Recuperacioacuten de Suelos Degradados en el Marco de la Nueva Ley de Fomento Forestal Corporacioacuten Nacional Forestal Santiago
Navarro G Lemus M Vaacutesquez R y Bravo R 2000 Restauracioacuten Hidroloacutegica de la Cuenca Poniente del Poblado de Sierras de Bellavista Corporacioacuten Nacional Forestal
Martiacutenez de Azagra A 1996 Disentildeo de Sistemas de Recoleccioacuten de Agua para la Repoblacioacuten Forestal Ediciones Mundi - Prensa Madrid
Millan J Manzanares P Garciacutea J Real P 2000 Estudio Baacutesico Manejo Restauracioacuten de Suelos y Control de Erosioacuten Cuenca Estero Nilahue VI Regioacuten Univ de Concepcioacuten
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Introduccioacuten y objetivoshelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 1
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Construccioacuten de zanjas de infiltracioacutenhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip34-40
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Beniacutetez C Arias W y Quiroz J 1980 Manual de Conservacioacuten de Suelos y Aguas Ministerio de Agricultura y Alimentacioacuten Direccioacuten General de Aguas y Suelos Lima Peruacute
Espildora 1971 Estimacioacuten de Curvas de Intensidad - Duracioacuten - Frecuencia Mediante Coeficientes Generalizados I Coloquio Nacional Sociedad Chilena de Ingenieriacutea Hidraacuteulica Santiago Chile
httpwwwiniaclmediosbibliotecaserieactasNR28871pdf
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httpwwwbvcooperacionpebibliotecabitstream12345678936276BVCI0002415_2pdf
httpwwwinfoandinaorgsitesdefaultfilesrecursosTomo1020Practicas20Mecanico20Estructuralespdf
Francke S Vargas R Williams E Pinto M y Barriacutea B 1999 Recuperacioacuten de Suelos Degradados en el Marco de la Nueva Ley de Fomento Forestal Corporacioacuten Nacional Forestal Santiago
Navarro G Lemus M Vaacutesquez R y Bravo R 2000 Restauracioacuten Hidroloacutegica de la Cuenca Poniente del Poblado de Sierras de Bellavista Corporacioacuten Nacional Forestal
Martiacutenez de Azagra A 1996 Disentildeo de Sistemas de Recoleccioacuten de Agua para la Repoblacioacuten Forestal Ediciones Mundi - Prensa Madrid
Millan J Manzanares P Garciacutea J Real P 2000 Estudio Baacutesico Manejo Restauracioacuten de Suelos y Control de Erosioacuten Cuenca Estero Nilahue VI Regioacuten Univ de Concepcioacuten
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Introduccioacuten y objetivoshelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 1
Generalidades y caracteriacutesticas de zanjas de infiltracioacuten y acequias de infiltracioacutenhelliphelliphelliphelliphelliphellip2-5
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Construccioacuten de zanjas de infiltracioacutenhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip34-40
Bibliografiacuteahelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip41
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Introduccioacuten y objetivoshelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 1
Generalidades y caracteriacutesticas de zanjas de infiltracioacuten y acequias de infiltracioacutenhelliphelliphelliphelliphelliphellip2-5
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Recomendaciones generaleshelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 24
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Ejemplo de disentildeo de zanjas de infiltracioacutenhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip32-34
Construccioacuten de zanjas de infiltracioacutenhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip34-40
Bibliografiacuteahelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip41
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