En cambio, por drenaje superficial se entiende la remoción de los excesos de agua acumulados sobre la superficie del terreno, a causa de lluvias muy intensas y frecuentes, topografía muy plana e irregular y suelos poco permeables (Rojas, 1984).
La necesidad del drenaje superficial se justifica en zonas donde los factores climáticos, las condiciones hidrológicas, las características de los suelos, la topografía y la utilización de la tierra, dan lugar a que el agua permanezca inundando la superficie del suelo, durante un tiempo superior al que los cultivos pueden soportar sin manifestar serios efectos sobre los rendimiento y/o sobrevivencia.
En la Figura 3 se presenta un modelo hidrológico del drenaje superficial.
Figura 3. Modelo hidrológico simplificado del drenaje superficial.
En este modelo se considera un área independiente sin aportes externos y en tal caso las "entradas" se reducen sólo a la precipitación sobre el área, la cual es afectada por el sistema suelo-cobertura que regula las "salidas" que son la evapotranspiración, infiltración y escorrentía.
Conociendo el comportamiento de la precipitación, la variación de la evaporación e infiltración y el efecto regulador del sistema suelo-cobertura, puede determinarse la escorrentía, la cual constituye la información básica para el cálculo de la red de drenaje.
2.3.1. Componentes de un sistema de drenaje subsuperficial.
Un sistema de drenes subsuperficiales tiene como objetivo fundamental el control de la profundidad de la napa freática, de forma tal que el balance de aguas y sales dentro de la zona radicular sea el óptimo para los requerimientos del cultivo en una condición de suelos y clima específico.
Para lograr este objetivo, un sistema de drenes subsuperficiales consta fundamentalmente de tres tipos de drenes: laterales, colectores y dren principal. Los drenes laterales generalmente se disponen paralelos unos a otros y tienen como misión principal el control de la profundidad de la napa. Los drenes colectores, aunque eventualmente también drenan el terreno adyacente, su misión fundamental es transportar el agua extraída por los laterales hasta el dren principal donde se produce la descarga del sistema. El dren principal, que puede ser artificial o natural (río, estero, otro.), es el que en definitiva recoge los excedentes provenientes de varios sistemas.
La relación entre laterales y colectores puede ser simple o compuesta. Se entiende por una red simple cuando laterales de tubo descargan en colectores zanja. Se entiende por una red compuesta cuando laterales de tubo o zanja descargan en colectores de tubo o zanja, respectivamente. La primera forma de diseño (tubo-zanja) es utilizada frecuentemente por las ventajas que tiene para el mantenimiento de la red.
2.3.2 Componentes del sistema de drenaje superficial.
Un sistema de drenaje superficial tiene dos componentes: el primero es la red colectora y el segundo consiste en diversas prácticas de acondicionamiento superficial del terreno, con tal de facilitar el flujo del exceso de agua hacia los colectores.
El primer componente, la red colectora, consistente en zanjas y tuberías, ha sido el más estudiado hasta ahora y en la actualidad existen métodos suficientemente aceptables para realizar el diseño, cálculo y cubicación respectiva.
El segundo componente es más complicado puesto que depende del microrelieve del terreno y hasta ahora no existe un método suficientemente probado para permitir un diseño racional. En algunos casos, este último aspecto se resuelve utilizando métodos de acondicionamiento superficial, que modifican la topografía y el microrelive del terreno, a fin de proporcionar pendientes que permitan una rápida evacuación de las aguas. Para este mismo fin, también pueden utilizarse los drenes topo, que cumplen el objetivo de recolectar y conducir el agua de saturación hacia los colectores.
2.4. CONSECUENCIAS DEL MAL DRENAJE.
Usualmente, se considera que el principal efecto del mal drenaje es el daño a la productividad agrícola. No obstante, existen otras consecuencias, directas o indirectas, las cuales se presentan en las Figuras 4 y 5, donde se muestran los efectos del mal drenaje por acumulación superficial y en el interior del suelo, respectivamente.
Figura 4. Efectos de la acumulación superficial de agua en el suelo
Figura 6. Efectos del mal drenaje en el interior del suelo
En el Cuadro 1 se presenta una comparación del efecto entre suelo bien drenado y mal drenado a diversos factores del suelo.
Cuadro 1. Consecuencias del mal drenaje
2.5. RECONOCIMIENTO Y DIAGNOSTICO DE PROBLEMAS DE DRENAJE.
La experiencia indica que los distintos problemas de drenaje poseen características propias, que los hacen únicos. Es decir, ningún proyecto es idéntico a otro, razón por la cual es imprescindible un reconocimiento y un diagnóstico de cada situación.
2.5.1. Reconocimiento.
El reconocimiento de problemas de drenaje tiene como objetivo evaluar las condiciones generales del área determinando sus problemas existentes o potenciales. Consiste en una inspección del área desde puntos fácilmente accesibles, en la época cuando se manifiestan marcadamente los problemas de drenaje. Esta visita debe completarse con las opiniones e impresiones de las personas que habitan el lugar.
En el reconocimiento existen dos etapas: recopilación de antecedentes y reconocimiento de campo.
2.5.1.1. Recopilación de Antecedentes.
Debe reunirse toda la información existente sobre el sitio en cuestión, como por ejemplo, fotografías aéreas, mapas, estudios anteriores, informes, publicaciones y opiniones de personas conocedoras del tema y del área.
2.5.1.2. Reconocimiento de Campo.
En esta etapa es imprescindible la participación de los agricultores, con los cuales se debe hacer conjuntamente el recorrido de terreno.
En este recorrido de campo se recomienda obtener la siguiente información:
Observación de síntomas de mal drenaje, ya sea en plantas, suelo y /o animales.
Delimitación de áreas de saturación e inundación.
Delimitación de áreas de aporte de agua por escorrentía, que pueden ser laderas adyacentes o predios ubicados aguas arriba.
Evaluación de las descargas de las aguas, pudiendo ser cauces naturales o zonas más bajas (quebradas).
Es importante inspeccionar lo relacionado a capacidad, estado de mantención, ubicación y desnivel disponible para la descarga de las aguas.
Identificación de limitantes del suelo.
Las características de textura, estructura y estratificación, son determinantes en la formación de problemas de mal drenaje.
Identificación de limitaciones de topografía.
2.5.2. Diagnóstico.
Posterior al reconocimiento, se realiza un diagnóstico del problema, el cual debe entregar la siguiente información:
Identificación de las causas del problema.
Identificación de las fuentes de exceso de agua.
Proposición de posibles soluciones del problema, con sus costos y beneficios estimativos.
Recomendación de estudios específicos para un proyecto posterior más detallado, ya sea de factibilidad o de diseño (topografía, agrología, hidrología, otros)
El exceso de agua sobre el suelo o en el interior del mismo, puede ser ocasionado principalmente por la conjunción de uno o más de los siguientes factores: precipitaciones, inundaciones, riegos, suelo, topografía y filtraciones.
Precipitaciones.
La acción de la precipitación se manifiesta fundamentalmente en las zona húmedas. En estas zonas, la precipitación excede a la evaporación y, en consecuencia, hay períodos de exceso de humedad, durante los cuales el suelo se encuentra saturado, y al ocurrir nuevas lluvias, el agua no puede ser absorbida, aumentando el escurrimiento y produciendo acumulación en los terrenos ubicados en posición más baja.
Inundaciones.
Las inundaciones son una causa frecuente de problemas de drenaje, particularmente en los terrenos adyacentes a los ríos y esteros. Lluvias de alta intensidad en la parte alta de las hoyas hidrográficas, crean un aumento considerable del caudal de los ríos, los cuales al no ser contenidos en el cauce normal, se desbordan provocando problemas de drenaje a lo largo del plano de inundación.
La alta precipitación en sí misma, sin embargo, no es la única causante. El mal mantenimiento del cauce de los ríos y esteros, puede ser en muchas ocasiones el factor determinante en su desbordamiento.
Suelos.
Las características de textura, estructura y de estratificación, son determinantes en la formación de problemas de mal drenaje. Los casos más importantes al respecto son los siguientes:
a) Suelos de texturas finas (arcillosas), y de estructura masiva en la estrata superficial, tienen una baja velocidad de infiltración.
b) Ocurrencia de depósitos de limo en la superficie de los suelos, formando costras que impiden la infiltración.
c) Suelos estratificados, particularmente aquellos que se encuentran en planos depositacionales de ríos ("vegas") o de cenizas volcánicas, presentan estratos que se comportan como impermeables e impiden el movimiento vertical del agua.
Topografía.
Se distinguen tres casos característicos, en que la topografía es causante del problema de drenaje.
a) Topografías muy planas (< 0,5%), que impiden el libre escurrimiento de las aguas y con frecuencia causan acumulación superficial. Este efecto se agrava con la existencia de microrelieve con pequeñas o medianas depresiones.
b) Suelos de lomaje, de topografía ondulada, tienen un alto escurrimiento superficial y los excesos se acumulan en las depresiones. Si éstas no poseen una adecuada salida natural, se presentan severos problemas localizados.
c) Microrelieve con depresiones pequeñas y medianas, que dificultan el movimiento superficial del agua.
Filtraciones.
La red extra e intrapredial de canales de riego, construidos casi en su totalidad directamente en tierra, presentan filtraciones laterales de mayor o menor grado, que van a abastecer la napa freática, o afloran a la superficie en sectores de posición más baja.
2.4 Pozos de observación
Los pozos de observación miden la profundidad de la napa freática en los acuíferos libres.
Son colocados en puntos del área problema para permitir una observación periódica de los niveles de la tabla de agua.
Generalmente es necesario entubarlos para evitar los desmoronamientos, si se quieren mantener por un periodo largo.
El material más utilizado es el PVC, debido a que es de fácil manejo, bajo peso y durabilidad en condiciones de humedad.
Los diámetros pueden ser de ¾ " a 2 ", dependiendo de la profundidad de instalación.
La profundidad de los pozos, debe ser tal que cubra la variación de la fluctuación del nivel freático, generalmente hasta los 2.5 m.
Las perforaciones que se utilizan en el pozo deben abarcar todas estas fluctuaciones, estas perforaciones deben ser de 1 a 3 mm de diámetro y a una distancia de aproximadamente de 5 cm entre ellos en forma alternada.
Para evitar la obstrucción en el extremo interior se debe colocar un corchoo tapón y deben ser cubiertos con yute.
Es recomendable para mantener fija la tubería, evitar los robos y la destrucción, construir una base de concreto que sobresalga unos 20 o 30 cm.
El tapón debe tener agujeros, a fin de darle ventilación. Una vez construido el pozo inicial es recomendable hacerle una limpieza inicial. (VILLÓN, 2004)
Red de Observación
Un punto de observación localizado en un campo, representa una situación puntual y no representa la situación promedio en una parte del campo.
Para obtener una situación promedio es necesario instalar una red de observación.
Esta permitirá obtener los datos sobre la elevación y variación de la tabla de agua.
Los datos obtenidos permitirá determinar:
la configuración de la tabla de agua.
la dirección del movimiento del agua.
la localización de áreas de carga y de descarga.
Densidad de los puntos de Observación
No existe una regla fija que norme estrictamente la cantidad de puntos de observación. Ésta dependerá básicamente de la topografía, geología, y las condiciones hidrológicas así como del tipo de estudio. En la tabla 1, se presenta una guía de densidad de puntos propuesta por Kessler (1966), en la cual la precisión requerida es inversamente proporcional al tamaño del área.
2.5 Levantamiento taquimétrico
Terminada la construcción de los pozos de observación, estos deben ser referidos al sistema de coordenadas y cotas, utilizados para la confección del plano topográfico.
Disponer de las cotas de cada uno de estos puntos, permitirá posteriormente correlacionar los niveles del agua subterránea, a los niveles o cotas de terreno y preparar los mapas respectivos. (VILLÓN, 2004)
Lecturas de los Niveles de Agua
Cada una de las lecturas del nivel de agua, que se realicen en un pozo de observación, debe hacerse a partir de un nivel de referencia. En el caso de pozo de observación no entubados, el nivel de referencia coincide con la cota del terreno del pozo.
Métodos de Medición
Las lecturas pueden realizarse con equipos simples y fáciles de confeccionar. Generalmente se utilizan cintas mojables, sondas acústicas (cloc-cloc), o sondas eléctricas.
Isobatas (isoprofundidad)
Las isobatas representan líneas que unen puntos que tienen la misma profundidad de la tabla de agua. (VILLÓN, 2004)
Elaboración
En un plano topográfico se ubican los pozos de observación.
en cada uno de ellos se ubica el valor de la profundidad de la tabla de agua, con respecto a la superficie del terreno.
se hace la interpolación para obtener los puntos que tienen la misma profundidad del nivel freático.
Se unen dichos puntos par obtener las isobatas.
Este gráfico proporciona
La localización de las zonas con diferentes niveles freáticos.
La localización de las áreas con problemas de drenaje.
2.6 Caudales máximos
2.6.1 Método racional
Según VILLON (2002), El uso de este método tiene una antigüedad de más de 100 años, se ha generalizado en todo el mundo. En mayo de 1989, la universidad de Virginia, realizó una Conferencia Internacional, en commemoraci6n del Centenario de la Fórmula Racional.
El método puede ser aplicado a pequeñas cuencas de drenaje agrícola aproximadamente si no exceden a 1300 has ó 13 km2.
En el método racional. se supone que la máxima escorrentía ocasionada por una lluvia se produce cuando la duración de ésta es igual al tiempo de concentración (te). Cuando así ocurre, toda la cuenca contribuye con el caudal en el punto de salida. Si la duración es mayor que el r. contribuye asimismo toda la cuenca, pero en ese caso la intensidad de la lluvia es menor, por ser mayor su duración y, por tanto, también es menor el caudal.
Si la duración de la lluvia es menor que el tc la intensidad de la lluvia es mayor, pero en el momento en el que acaba la lluvia, el agua caída en los puntos mas alejados aún no ha llegado a la salida; sólo contribuye una parte de la cuenca ala escorrentía, por lo que el caudal será menor.
Aceptando este planteamiento, el caudal máximo se calcula por medio de la siguiente expresión, que representa la fórmula racional:
Siendo los demás parámetros por las mismas unidades.
A continuación se indican los distintos factores de esta fórmula:
2.6.2 Tiempo de concentración (tc)
Se denomina tiempo de concentración, al tiempo que una gota de agua cae, en el punto mas alejado cuenca hasta que llega a la salida de ésta (estación de aforo). Este tiempo es función de ciertas características geográficas y topográficas de la cuenca.
El tiempo de concentración debe incluir los escurrimientos sobre terrenos, canales, cunetas y los recorridos sobre la misma estructura que se diseña.
Todas aquellas características de la cuenca tributaria, tales como dimensiones, pendientes, vegetación y otras en menor grado, hacen variar el tiempo de concentración.
Existen varias formas de hallar el tiempo de concentración tc, de una cuenca.
Medida directa usando trazadores (radioactivas)
Durante tina lluvia intensa, colocar un trazador radioactivo, en la divisoria de la cuenca.
Medir el tiempo que toma el agua para llegar al sitio de interés (estación de aforo).
Usando las características hidráulicas de la cuenca
1. Dividir la comente en tramos según sus características hidráulicas.
2. Obtener la capacidad máxima de descarga de cada ramo utilizando el método de sección y pendiente.
3. Calcular la velocidad media correspondiente a la descarga máxima de cada tramo.
4. Usar la velocidad media y la longitud del tramo para calcular el tiempo de recorrido de cada tramo.
5. Sumar los tiempos recorridos para obtener tc.
Estimando velocidades
Calcular la pendiente media del curso principal, dividiendo el desnivel total entre longitud total.
Del cuadro 1. escoger el valor de la velocidad media en función a la pendiente y cobertura.
Usando la velocidad media y la longitud total encontrar tc.
Cuadro 1. Velocidades medias de escurrimiento por laderas (m/min).
Usando valores obtenidos por Ramser, en cuencas agrícolas, con pendientes medias de 5 %, y con largo dos veces el promedio de su ancho.
Cuadro 2. Valores obtenidos por Ramser
Usando formulas empíricas
2.6.3 Según Kirpich: la fórmula para el cálculo del tiempo de concentración es:
Fórmula Australiana
Según VILLON (2002), en los estudios realizados en Australia (1977), el tiempo de concentración se calcula de la siguiente forma:
Donde:
tc = tiempo de concentración, en mm
L = longitud de la corriente, en Km
A = área de la cuenca, en Km
S = pendiente del perfil de la corriente, en m/km.
Fórmula de George Rivero
Según Rivero, el tiempo de coneritraci6a se puede calcular con la siguiente fórmula:
Donde:
tc = tiempo de concentración, en mm
L = longitud del canal principal, en Km
p = relación entre el área cubierta de vegetación y el área total de la cuenca, adimensjonal.
S= pendiente media del canal principal, en m/m.
Determinación de la intensidad de lluvia
Según VILLON (2002), este valor se determina a partir de la curva intensidad – duración – período de retomo, entrando con una duración igual" al tiempo de concentración y con un período de retorno de 10 años, que es lo frecuente en terrenos agricolas. El período de retomo se elije dependiendo del tipo de estructura a diseñar.
Determinación del coeficiente de escorrentía (C)
Según VILLON (2002), la escorrentía, es decir, el agua que llega al cauce de evacuación, representa una fracción de la precipitación total. A esa fracción se le denomina coeficiente de escorrentía; que no tiene dimensiones y se representa por la letra C.
El valor de C depende de factores topográficos, edafológicos, cobertura vegetal, etc.
En el cuadro 1, se presentan valores del coeficiente de escorrentía en función de la cobertura vegetal, pendiente textura.
En la cuadro 4, se muestran coeficientes de escorrentía para zonas urbanas, los cuales son bastante conservadores, para que puedan ser usados para diseño.
Cuadro3. Valores del coeficiente de escorrentía (Fuente: Manual de Conservación del suelo y agua, Chapingo, México, 1977).
Cuando la cuenca se compone de superficies de distintas características, el valor de C se Obtiene como una media ponderada, es decir:
Cacao (Theobroma cacao L.)
2.8.1 Requerimiento de suelos para el cultivo del cacao.
El crecimiento y la buena producción del cultivo de cacao no solo dependen de la existencia de las buenas condiciones físicas y químicas en los primeros 30 cm. de profundidad del suelo, donde se encuentra el mayor porcentaje de raíces fisiológicamente activas encargadas de la absorción de agua y nutrientes; sino también de las buenas condiciones físicas y químicas de los horizontes o capas inferiores del suelo que permitan una buena fijación de la planta y un crecimiento sin restricciones de la raíz principal que puede alcanzar hasta los 1.5 metros de profundidad si las condiciones del suelo lo permiten.
Los suelos más apropiados para el cacao son los aluviales, los francos y los profundos con subsuelo permeable. Los suelos arenosos son poco recomendables porque no permite la retención de humedad mínima que satisfaga la necesidad de agua de la planta.
Los suelos de color negruzco son generalmente los mejores puesto que están menos lixiviados. Otra característica es que debe poseer un subsuelo de fácil penetración por parte de la raíz pivotante y una adecuada profundidad. La profundidad del suelo es uno de los factores que determina la cantidad de agua susceptible de ser almacenada en el suelo y puesta a disposición de las plantas. En regiones donde las precipitaciones superan los 3,000 mm. la profundidad efectiva a considerar es de 1.00 m., que asegura la fijación estable de la planta y al mismo tiempo un suministro adecuado de agua a las raíces. Sin embargo, en regiones con épocas secas prolongadas es conveniente considerar un límite mínimo de profundidad en 1.50 m. para que de esta manera se pueda aumentar el suministro de agua a las raíces. (Ministerio de Agricultura, 2004)
2.8.2 Requerimiento climático para el cultivo del cacao.
El cacao es una planta que necesita un adecuado suministro de agua para efectuar sus procesos metabólicos. En términos generales, la lluvia es el factor climático que más variaciones presenta durante el año. Su distribución varía notablemente de una a otra región y es el factor que determina las diferencias en el manejo del cultivo.
La precipitación óptima para el cacao es de 1,600 a 2,500 mm. distribuidos durante todo el año. Precipitaciones que excedan los 2,600 mm. pueden afectar la producción del cultivo de cacao.
El cacao crece mejor en las zonas tropicales cultivándose desde el nivel del mar hasta los 800 metros de altitud. Sin embargo, en latitudes cercanas al ecuador las plantaciones desarrollan normalmente en mayores altitudes que van del orden de los 1,000 a 1,400 msnm.
La altitud no es un factor determinante como lo son los factores climáticos y edafológicos en una plantación de cacao. Observándose valores normales de fertilidad, temperatura, humedad, precipitación, viento y energía solar, la altitud constituye un factor secundario. (Ministerio de Agricultura, 2004).
Materiales y métodos
Ubicación
Localidad : Huascar / Supte Alto
Distrito : Rupa Rupa
Provincia : Leoncio Prado
Región : Huánuco
Altitud : 743 m.s.n.m.
Zona : Bosque muy húmedo pre-montano tropical
Características de la zona
Topografía
La topografía de la zona de estudio va desde zonas onduladas (laderas) a casi planas (área problema), los suelos presentan buena aptitud agronómica y pastoril.
Geología
En los suelos predomina el material arcilloso, de tipo 1:1, 2:1, y 2:2, incluyendo rocas calizas y conglomerados. Todo el sector presenta depósitos de material precioso (oro), extraído en el año 2002.
Fisiografía y Cobertura actual del área
Se halla clasificado dentro de la unidad fisiográfica de terraza baja, el suelo se encuentra conformado por material de origen coluvial, el área problema se encuentra ocupado por pituquilla, el área total generalmente cubierta por pastos y en menor cantidad cultivos permanentes como coca y naranja.
Clima
El clima de esta zona es el correspondiente a selva alta, siendo el clima tropical, con una temperatura medio anual oscilante entre 22°C y 26°C, alcanzando una temperatura máxima de 35°C y disminuyendo a un mínimo de 17°C con abundante humedad atmosférica (85 %) y una precipitación media anual de 3155 mm.
Materiales
Balde
Barreno
Wincha
Cronómetro
Pala recta
Wincha
Bolsas plásticas
Machete
Libreta de Campo
Tubos muestreadores
Bureta
Probetas
Cilindro muestreador
Regla
Tamiz
3.4 Equipos
Teodolito
GPS
Balanza analítica
Estufa
cronómetro
Cámara digital
Metodología
3.5.1 Campo
La primera fase se inicio con el reconocimiento y el levantamiento topográfico del terreno a estudiar con teodolito y GPS.
Para hacer el posterior estudio de suelos se procedió a realizar una calicata de 1.20×0.80×0.70m y se identifico tres estratos y se recolecto una muestra de cada una, identificándose la napa freática y la capa impermeable.
Se construyó los pozos de observación con ayuda de los barrenos en las zonas representativas del terreno.
Después de 2 días cuando la capa freática se estabiliza se hace la lectura correspondiente.
Se realizó el levantamiento topográfico sobre los pozos de observación para conocer las alturas de los niveles freáticos con respecto al nivel del mar.
3.5.2 Gabinete
Con los datos obtenidos en el levantamiento, se realizaron los planos topográficos de perfil, ubicación de la microcuena hidrográfica y plano en planta del fundo en mención.
Se elaboró el plano de isobatas, con los datos obtenidos del levantamiento topográfico.
Se determino en el laboratorio los siguientes parámetros:
Textura
Densidad aparente
Densidad Real
Porcentaje de Porosidad.
INGENIERIA DEL PROYECTO
Antecedentes de la finca "PERU CHICO"
La finca "PERU CHICO" tiene como propietario a Don ALEJANDRO CAMPOS ALVARADO, propiedad adquirida con la modalidad de compra- venta, desde entonces se viene practicando en esta área la actividad ganadera (5%) y la actividad agrícola (95%).
Actualmente la ganadería cuenta con 12 cabezas de ganado, actividad que se realiza extensivamente.
Se practica la agricultura extensiva de productos como ÁRBOLES FORESTALES, FRUTALES Y ARROZ
En ocasiones anteriores los propietarios ya han intentado sembrar cacao en la zona problema (como cultivo alterno a la coca), pero por problemas de mal drenaje de los suelos no dio buenos resultados, trayendo consigo grandes pérdidas económicas para la familia.
El mal drenaje de los suelos en la finca "PERU CHICO" se ha vuelto un problema constante en toda la época de lluvias, afectando económicamente a los propietarios y ambientalmente al suelo (conduciéndolo gradualmente a su degradación total).
Según los propietarios el área problema es un área inútil tanto en la época de lluvias como en la época de estiaje, refiriéndose al encharcamiento y la formación de grietas en el suelo respectivamente.
Árbol de Problemas y Objetivos
El proyecto se basa en la conservación de las propiedades físicas, químicas y biológicas del suelo, que viene siendo amenazado por el mal drenaje de las aguas excedentes, para llegar a esto se debe identificar claramente las causas que generan este problema, y las consecuencias que trae consigo.
El árbol de problemas nos proporcionará una visión mas clara de los componentes que vienen siendo afectados a raíz del mal drenaje de los suelos de Supte San Jorge, y el árbol de objetivos es la recompensa que se tendrá en un futuro si se logra resolver el problema de mal drenaje de los suelos.
ÁRBOL DE CAUSAS Y EFECTOS
(Árbol de Problemas)
ÁRBOL DE MEDIOS Y FINES
(Árbol de Objetivos)
Las causas principales del mal drenaje de los suelos identificadas en el área problema se detallan a continuación:
Altas precipitaciones
En la zona de estudio en los meses de Noviembre a Marzo se presentan lluvias intensas (3079.34 mm/año), principal fuente de excesos de agua, en toda esta época (invierno) la zona problema se encuentra con serios problemas de drenaje, llegando el suelo a estar completamente saturado de agua.
Suelos de textura fina
Los tres horizontes evaluados están conformados por una buena cantidad de partículas pequeñas (arcillas), determinándose texturas tales como franco limoso, franco arcilloso y arcilla; esta propiedad ayuda a la impermeabilidad del suelo, impidiendo el paso del agua a las capas más profundas.
Topografía casi plana
La zona problema presenta una topografía casi plana, su pendiente es de 0.45 % y tiene una forma cóncava (posee laderas adyacentes).
Estudio de Suelos
Para realizar el estudio de suelos se procedió a hacer la calicata en una zona representativa del terreno problema.
a) Estratigrafía, se logró distinguir tres tipos de horizontes, el horizonte O (21 cm) compuesto por material vegetal de lenta descomposición, horizonte A (26 cm) compuesto por materia orgánica ya descompuesta mezclada con el material mineral y horizonte B (24 cm), capa de textura muy fina con alta presencia de moteaduras.
b) Profundidad de la napa freática, la tabla de agua NO se ah encontrado y en la parte central del terreno problema (zona más critica)el agua de lluvia se encuentra por encima del nivel del suelo; anegando el terreno por un tiempo de 5 dias el encharcamiento de la zona central esta ejerciendo una presión sobre el suelo lo que genera el aumento de la capa freática de las zonas adyacentes (zonas más bajas).
c) Estrato impermeable, al cavar la calicata a una profundidad de 74 cm se llegó a una zona muy compacta y maciza y totalmente impermeable, a este tope de ahora en adelante se le conocerá como el estrato impermeable. En este punto el agua se almacena por la muy baja permeabilidad que presenta este estrato.
d) Textura, la textura se logró determinar con el método del Hidrómetro o Bouyoucos, datos en el cuadro.
e) Densidad aparente
f) Densidad real
g) % Porosidad
h) Permeabilidad – método de campo (Auger-Hole).
Pozos de Observación
Los pozos de observación se ubicaron en las siguientes coordenadas del área afectada:
Determinación de la profundidad del nivel freático, después de 2 horas de cavado el pozo de observación:
Datos del levantamiento sobre los pozos de observación:
Alternativas de Solución
Todos los estudios a realizarse serán en base a un drenaje superficial, ya que se propone sembrar en el área problema el cultivo de cacao, se modificara con ayuda de camellones ya que el suelo presenta una permeabilidad baja, sufriendo anegamiento de agua en épocas de lluvia y también que el nivel freático se encuentra a 66 cm de profundidad como se muestra en la estratigrafía.
Construcción de zanjas abiertas, este sistema permitirá descargar el agua contenida en la zona más critica (parte central del terreno), o zona de encharcamiento, lo que conducirá a un descenso de la capa freática de las zonas adyacentes, y de esta manera mantener el nivel freático por debajo de las raíces del cacao (profundidad de raíces, 012 m), esta red de drenaje permitirá llevar el agua de exceso hacia un colector común ubicado a la parte lateral con cota menor a la del área problema, y este a su vez llevará el agua de exceso hacia la quebrada Supte grande en la cota 727.
En la situación previa se pueden distinguir tres niveles:
Suelos clasificados como inaptos para el cultivo de cacao
2) Suelos con una capacidad productiva marginal
Para cada nivel, la situación deseada es la siguiente:
Recuperar estos suelos, para alcanzar un grado de aptitud que permita obtener producciones rentables del cultivo
Equiparar su aptitud productiva a la de suelos similares, pero sin limitaciones por anegamiento
El objetivo es que los rendimientos productivos en las areas drenadas lleguen a niveles comparables con el promedio del resto de la cuenca y el producto sea comercial en las zonas consideradas aptas.
La recuperación de suelos genera beneficios directos e indirectos, tanto desde el punto de vista ambiental como económico: en primer término, la reincorporación de tierras que alguna vez fueron productivas permite cumplir con la estrategia de crecimiento.
c. Posteriormente se vera la siembra de cacao y el plátano para sombra en los primeros meses en estado natural vive en asociación biológica con otras especies donde crece y produce mazorcas bajo la cubierta del bosque tropical. Por lo anterior, los especialistas han caracterizado a esta planta como umbrófila o muy amiga de la sombra, lo que indica que prospera donde su follaje no está expuesto a la plenitud de la luz solar.
Este comportamiento ha puesto en evidencia que la luz asociada con ciertos grados de temperatura, dentro de determinados límites, estimula la conformación del follaje, la abertura de estomas de las hojas, la fotosíntesis, el aprovechamiento de nutrientes y la producción.
El efecto de la sombra al iniciar la plantación no sólo es reducir la luz; si no también el de proteger a las plantaciones de cacao del movimiento producto de fuertes corrientes de aire que la perjudican, igual o más que el efecto de temperatura y luz unidas. Una vez que el desarrollo de la planta permite el "autosombreamiento", debe iniciarse la eliminación gradual de la sombra hasta llegar a un buen punto de equilibrio. Los árboles de sombra se deben podar una o dos veces por año.
En instalaciones de áreas nuevas de cacao se tiene que establecer dos tipos de sombra: Temporal y permanente.
Según Villón (2004), asegura que el drenaje se puede clasificar en drenaje superficial y subsuperficial, según las características que posee el área problema, en nuestra zona de trabajo los principales causantes del exceso de agua son los factores climáticos (elevadas precipitaciones), la textura de los suelos, la topografía, la napa freática que se encuentra en una zona muy superficial (0.10 m), osea características de un drenaje superficial, este dato se debe tener en cuenta al realizar el diseño de obras.
Una vez determinada la dirección de flujo se diseñó la posición del canal colector principal dentro del lote. La profundidad de este canal se estableció con base en la capa impermeable o estrato arcilloso identificado durante las barrenaciones, la longitud del mismo depende del recorrido a través del lote y el talud de la magnitud de recarga, la velocidad máxima permisible y el tipo de suelo. El espaciamiento entre canales secundarios y terciarios depende del tipo de suelo, conductividad hidráulica y la condición estratigráfica. Mientras que la disposición depende del arreglo del cultivo. Las dimensiones de los drenes se establecieron según las recomendadas por Hernández 1991.
Según Villón (2004), afirma que el mejoramiento del mal drenaje de los suelos no afecta a la textura del suelo, si un suelo es arcilloso en condiciones de mal drenaje, lo seguirá siendo cuando se encuentre en condiciones de buen drenaje, esto es posible, pero se debe recordar que el suelo es un ente muy dinámico, en donde sus componentes poseen estrechas relaciones, y se encuentran ligados unos a otros, posiblemente con un buen drenaje no se afecte a la textura, pero sí se mejorará los componentes dependientes de esta propiedad.
Se logró determinar las causas que provocan el problema de mal drenaje de los suelos, la topografía casi plana, la textura fina, laderas adyacentes, napa freática cerca de la superficie, altas precipitaciones, como se puede observar todas estas condiciones son del tipo natural, la única forma de batallar con este problema es la construcción de un buen sistema de drenaje.
En el estudio de suelos se logró determinar la textura de los diferentes horizontes del suelo, el nivel de la napa freática, la profundidad del estrato impermeable, la porosidad y la permeabilidad (todos estos datos se encuentra en la ingeniería del proyecto).
Valerse de todas las teorías y métodos posibles para establecer soluciones a los problemas que pudieran encontrarse en el proceso de desarrollo del proyecto.
Se recomienda el uso de árboles de problemas, para tener una clara idea de los problemas y las posibles soluciones para el proyecto de drenaje.
Se recomienda realizar el levantamiento taquimétrico del terreno normalmente como si fuera un levantamiento topográfico, se debe considerar que la cota que tiene el terreno no es la cota con la que se tiene que realizar el plano de isobatas, sino a esta cota restarle la diferencia del nivel freático, para obtener las cotas verdaderas de los distintos niveles freáticos, con estas cotas verdaderas recién se realiza el plano de isobatas. se tiene que hacer esto porque no se puede meter la mira en el hoyo y medir el nivel de la capa freática con respecto al nivel del mar.
VILLON, M. 2004 Drenaje. Instituto Tecnológico de Costa Rica.
Escuela de Ingeniería Agrícola. Cartago. Costa. Costa Rica.Miles, J. W., do Valle, C. B.; Rao, I. M. ; Euclides, V. P. B. 2004.
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de los pastos tropicales bajo condiciones de manejo intensivo, como alternativa
para recuperar praderas en suelos ácidos del piedemonte llanero.
Proyecto tesis Ph. D. Universidad Nacional de Colombia.Lascano et al. 2002. Regional experience with Brachiaria: Tropical
America – Humid Lowlands. In: Miles, W; Maass, L; Valle, Borges do;
Kumble (eds.). Brachiaria: Biology, agronomy, and improvement . CIAT; Embrapa,
Centro Nacional de Pesquisa de Gado de Corte (CNPGC), Cali, p. 164-177.
(CIAT publication no. 259).Ministerio de Agricultura, El Cultivo del Cacao en la Amazonía
Peruana – Junio 2004 Lima – Perú 105 Págs.
Autor:
Gustavo Campero Sanchez
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