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Metodología para el control de anegamientos en campos bajos
| En esta sección se discuten los aspectos
técnicos de un sistema de control de anegamientos superficiales para
campos bajos desarrollado en el INTA a lo largo de 30 años, donde tuve
oportunidad de participar en la ejecución de varios proyectos.
El área de aplicación inicial de esta técnica
tiene las siguientes carácterísiticas:
- una pendiente exigua (0.1 - 0.2 %).
- una red de drenaje natural insuficiente y
anárquica.
- un nivel freático elevado.
- suelos arcillosos en cuya composición iónica
predomina el bicarbonato de sodio.
- suelos con problemas de hidromorfismo que
requieren solo la extración del excedente hídrico para volver a ser
productivos.
- la falta de un sistema de control y manejo
coordinado de las aguas pluviales excedentes a nivel de productor y de
cuenca.
- la manifestación de condiciones
alcalino-sódicas en casi el 50 % de la superficie de los suelos del
área.
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La técnica fue
desarrollada y probada en áreas de trabajo localizadas en la Zona
Deprimida del Salado (ZDS-foto) en la Prov. de Bs. As. y en los bajos
submeridionales en la Prov. de Sta. Fé. |
La evaluación técnica de las mejoras logradas con esta
metodología es una materia pendiente que intento desarrollar en colaboración
con profesionales especializados de en la materia. Los
cambios favorables en los campos donde se han ejecutado y mantenido las
estructuras de control es realmente notable en términos de producción, piso y
manejo, tal como lo describe el contenido de esta página.
Una técnica diseñada para un área única
En áreas de marcada pendiente el agua se moverá por
gravedad, siguiendo su pendiente, hacia lugares más bajos y encontrará la
salida en el punto más bajo de la cuenca hidrográfica. La "cuenca",
en casos de áreas con pendiente queda unívocamente definida y sus bordes
claramente delimitados.
En áreas planas con paisajes como la ZDS o en general
cuando la pendiente es menor que el 0.2%, el movimiento del agua es errático.
El agua se traslada siguiendo la pendiente general, llenando las partes más
deprimidas (lagunas) para luego moverse por los bajos a la siguiente.
El concepto de subcuenca unívoca se pierde:
- Una lámina de agua de 15 cm de altura es incapaz de
trasladarse de una laguna a otra si es que la separación entre ambas es una
loma de 20 cm. Pero solo basta una lluvia un poco más intensa para que la
lámina de agua crezca y las lagunas se vinculen. La "cuenca" es
función de la lluvia.
- Un viento moderado y constante podría provocar que el
escurrimiento cambie de dirección o eventualmente fluya a "contrapendiente".
Sumemos a esto la escasa capacidad de infiltración en
suelos arcillosos casi saturados. En ese ambiente se mueve agua en grandes
volúmenes pero con muy baja energía. Este concepto es el principio que
rige el diseño del tipo de estructuras que se requiere para el control de aguas
en áreas planas. No se requiere de obras de infraestructura muy grandes para
producir un efecto notable en el comportamiento de las aguas:
- Un terraplén de tierra de un metro de altura es capaz
de embalsar agua por cientos de metros aguas arriba.
- El agua se mueve muy lentamente (movimiento subcrítico
en términos hidráulicos) y excepto en ocasiones especiales la erosión
producida por este movimiento puede ser controlada con simples estructuras
vegetadas.
Un muy simplificado modelo hidráulico explica este concepto:
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Profundidades de agua para
una sección de un canal de drenaje genérico en area de pendiente media.
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Se representa el caso hipotético de
dos cortes genéricos de dos vías naturales de agua idénticas con dos
pendientes longitudinales distintas. La primera tiene una pendiente media
de 1% (representa una caída de 1 metro en 100 metros de longitud). La
segunda tiene una pendiente baja 10 veces menor (representa una caída de
1 metro en 1000 metros de longitud). La sección de pendiente media es
capaz de conducir una descarga de 1 m3/s sin desbordar de su
cauce natural. La sección de baja pendiente puede transportar ese caudal
de agua, pero con su cauce desbordado.
-
Para transportar ese caudal el
área plana necesita cubrir una mayor superficie con agua, es decir
que necesita una mayor área de expansión. Aún cubriendo toda
la sección que adoptamos para el ejemplo, la sección transversal en
el área plana solo puede descargar lo que el área con pendiente
media descarga con su cauce lleno sin desbordar.
Si entendemos que la sección entre
las progresivas 5 y 8 pertenece a una vía de escurrimiento diferente, el
área con pendiente media se necesita 3 m3/s para trasvasar la
cuenca y el área plana solo 1.5 m3/s.
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Profundidades de agua para
la misma sección del canal, cuando la pendiente es 10 veces menor.
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Velocidades de escurrimiento para el canal
con pendiente media. El umbral de erosión está generalizado a efectos
del ejemplo.
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Las dos figuras intentan explicar en
forma muy sencilla el concepto de energía de escurrimiento sin recurrir a
aspectos físicos de hidráulica. La línea azul en ambas figuras
representa la sección (área transversal) inundada del cauce para
distintos caudales. Se observa que para inundar la sección completa (extremo
derecho de la curva azul) se necesitan aproximadamente 6 m3/s
en la sección con pendiente media, pero con solo 1.7 m3/s la
misma sección se llena en la sección de pendiente baja.
.
La única manera de evacuar esa
cantidad de agua es obviamente incrementando la velocidad del
escurrimiento. La velocidad con que el agua escurre es el indicador de la
energía que dispone. Si esta es muy elevada, su fuerza de arrastre se
incrementa hasta eventualmente adoptar características erosivas que
podría dañar desde cauces naturales hasta infraestructuras pesadas de
control.
-
Las áreas de baja pendiente
transportan grandes volúmenes de agua a baja velocidad, por lo que la
energía disponible para erosión es substancialmente menor. Si
entendemos que ocurrirá erosión para velocidades de escurrimiento
mayores de 0.5 m/s, en el canal de baja pendiente, prácticamente no
se producen fenómenos erosivos pues aún en sección llena, la
velocidad de escurrimiento es menor a ese valor.
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La sección soporta el mismo
volumen de agua a una velocidad de escurrimiento menor que previene
efectos erosivos.
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Por lo tanto hay
dos conceptos energéticamente opuestos para tratar los excesos hídricos en
estas áreas:
| El primero es concepto de
evacuación masiva: "transformar" el área plana en un área
energéticamente más activa, lo que equivale a recurrir a
estructuras como canales de conducción y drenes. Esta solución es la que
generalmente se pretende en caso de inundaciones. "Sacar el agua lo
más rápido que sea posible", independientemente de los efectos que
esto pueda tener aguas abajo. |
| En nuestro concepto de
evacuación demorada, el mecanismo o sistema que pretenda
controlar los anegamientos en áreas planas deberá respetar los procesos
básicos que son naturales de estas áreas. La ingeniería de manejo
modular de aguas en campos bajos se basa en diseños que acepten que los
enormes volúmenes de agua que se intentan controlar tarden un tiempo
considerable en escurrir. Por lo tanto se requieren áreas que
temporariamente almacenen los excesos hasta que sea su "turno"
de ser evacuados. El concepto es conducir los excesos hídricos
hasta los lugares menos productivos, retenerlos lo máximo posible, y
permitir una evacuación controlada y encauzada para el vecino aguas abajo. |
Dentro de esto dos extremos, hay una zona
de transición (solución híbrida) que también hemos de explorar en casos
donde el escurrimiento incremente su energía localmente, aunque nuestro
concepto es controlar su energía para mantenerla dentro de lo que naturalmente
un área plana ofrece.
Diferencias entre paisajes planos y con
pendiente
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Parámetros y propiedades
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Paisajes |
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Con Pendiente |
LLano |
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Superficie tributaria. |
Determinada por el terreno. |
Definida por el volumen de entrada de agua al sistema. |
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Punto de descarga. |
Único. |
Múltiple. |
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Energía hidráulica. |
Media a alta. |
Baja a muy baja. |
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Sistema de drenaje. |
Organizado, jerarquizado y dominado por la pendiente. |
Anárquico. Dominado en general por la pendiente. |
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Escurrimientos de agua. |
Muy importantes (30%) |
Poco importantes (5%) |
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Movimientos de agua verticales (infiltración
evaporación) |
Mediano a poco importantes. |
Muy importantes. |
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Pendiente del terreno. |
Mayor a 0.5 %. |
Menor a 0.1 %. |
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Acción antrópica. |
Relativo poco impacto en el movimiento del agua. |
Mucho impacto en el movimiento del agua con estructuras
de poco porte. |
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Tiempo de respuesta a un estímulo
pluvial |
Relativamente corto. |
Prolongado. |
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Respuesta en el/los punto de descarga
ante un estímulo pluvial. |
Rápido y en fase. |
Lenta o puede no haber. |
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Dirección de escurrimiento . |
Siempre en la misma dirección. |
No siempre en la misma dirección, depende del estado
del sistema y de la característica del estímulo. |
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