La topografía y el régimen de Lluvias de la zona
cafetera favorecen la escorrentía, que es la responsable de la mayoría de los
fenómenos erosivos. En muchos tipos de suelos no es conveniente ni posible
propiciar una mayor infiltración
porque la topografía no lo permite, y por el peligro de remociones masales, por
lo cual es necesario evacuar la escorrentía de los predios agrícolas y
conducirla hasta los cauces naturales. En este capitulo se presentan los
principales sistemas para la evacuación de aguas, así como los métodos para
el calculo de la escorrentía critica. Igualmente, se dan los criterios y bases
para la selección, diseño, calculo y trazado de acequias de ladera, canales de
desviación y de drenaje. Finalmente, se presentan algunas obras complementarias
tales como saltos, vertederos, muros, trinchos, gaviones y empalizadas, que son
necesarias para la protección de vías y cauces naturales o artificiales,
contra la fuerza del agua concentrada.
La escorrentía es el agua sobrante de las Lluvias
que no alcanza a penetrar en el suelo, escurre por la superficie en los terrenos
pendientes y se va concentrando en cauces naturales hasta Ilegar a las quebradas
y los ríos. La escorrentía tendrá un mayor volumen y velocidad a medida que
las Lluvias sean mas intensas y la pendiente sea mas inclinada y prolongada. Si
esta ocurre en terrenos desnudos, produce el arrastre del suelo en laminas,
surcos y cárcavas.
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La superficie del suelo determina una rugosidad. Mientras mas liso sea el
piso, el agua fluya con mayor facilidad aumentando el volumen de escorrentía,
su velocidad y energía.
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Capacidad de infiltración del suelo. Esta determinada
principalmente por la textura, la estructura, la presencia de grietas y raíces,
y la uniformidad del perfil. A mayor capacidad de infiltración, habrá menor
porcentaje de escorrentía. La compactación de los suelos, principalmente los
arcillosos, disminuye hasta niveles críticos la infiltración.
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Intensidad de las Lluvias. Es el factor que mas influye, ya que cuando la
intensidad sobrepasa la velocidad de infiltración del suelo, escurre un alto
porcentaje de la Lluvia. En intensidades menores de la velocidad de infiltración,
el volumen de escorrentía esta regido por el grado de saturación del suelo.
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Porcentaje de humedad del suelo. En el momento de ocurrir una
Lluvia, si el suelo esta seco, tendrá mayor capacidad de absorber agua. Si esta
húmedo, se saturará rápidamente, iniciándose la escorrentía. EI grado de
humedad del suelo esta muy relacionado con la frecuencia de las Lluvias.
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Pendiente y microrelieve. A mayor grado y longitud de la pendiente, habrá
menor tiempo de infiltración, y aumento del volumen y la velocidad de la
escorrentía. La irregularidad del relieve favorece la infiltración (obstáculos
o planos horizontales), formando encharcamientos. También se propicia la
concentración de la escorrentía si hay entalladuras, surcos o canales, en el
sentido de la pendiente.
Estos factores no actúan independientemente, ya
que la escorrentía es una resultante de la acción simultanea de ellos.
Es necesario conocer la cantidad de agua que debe
evacuarse de un lote, para seleccionar y calcular obras de desvío que tengan la
capacidad necesaria. Este calculo debe hacerse con base en las intensidades máximas
mas probables de Lluvia y depende además de otros factores tales como
pendiente, longitud y área del terreno, clase de suelo y cobertura. Datos
experimentales de Cenicafe
han comprobado que son las Lluvias de gran intensidad las que causan la
mayor escorrentía y la mayor erosión. Por esta razón, es necesario diseñar y
calcular las obras de ingeniería con base en las Lluvias de intensidad mas
probable, que ocurran en un periodo mínimo de 10 anos, según el estudio de los
registros meteorológicos de una región. No se deben utilizar los promedios de
intensidades para cálculos de estructuras de conducción ya que estos pueden
resultar cortos con respecto a la intensidad más probable de una zona. Tampoco
es conveniente utilizar la máxima intensidad absoluta en los cálculos, ya que
las obras serían demasiado grandes,
y la probabilidad de que ocurra esa máxima intensidad, seria muy remota. Solo
se justifica el uso de máximas absolutas cuando se trata de protección de
viviendas, construcciones costosas y obras da ingeniería.
Aunque algunas practicas culturales buscan
disminuir la velocidad de la escorrentía y propiciar la infiltración, siempre
habrá un punto de saturación del suelo que cause escorrentía. Es necesario
por lo tanto, combinar estas prácticas con obras hidráulicas para evacuar el
exceso de agua (canales, desagües) o impedir que la escorrentía cause erosión.
Por otra parte, en suelos poco profundos, sueltos o que descansan sobre planos
de deslizamiento u horizontes impermeables, no se puede propiciar la infiltración
y es necesario evacuar la escorrentía para evitar remociones masales
(derrumbes, coladas de barro, solifluxiones, etc.). No se debe esperar que toda
el agua Llegue al final de un lote para evacuarla, ya que alcanzaría un volumen
y una velocidad grandes que causarían erosión. Es necesario, por lo tanto, ir
evacuando dicha escorrentía a intervalos, por medio de zanjillas, acequias o
canales.
Son las quebradas, chorros, hondonadas y
depresiones naturales que sirven para la conducción de las aguas sobrantes de
una ladera. En las épocas lluviosas reciben grandes cantidades de agua que
tienden a formar cárcavas y derrumbes.
Consisten en pequeños surcos construidos a
intervalos cortos. Se trazan siguiendo curvas a nivel, con un azadón o una
herramienta similar. La profundidad de estas zanjillas es entre 5 y 10 centímetros
y no tienen desnivel para que el agua se infiltre. Esta practica debe emplearse
en zonas de escasas Lluvias, o en suelos de texturas gruesas, o muy gruesas, sin
estructura o estructura débil, con el fin de propiciar la infiltración y la
retención de humedad. También se usan en suelos de texturas finas, compactos, de baja
capacidad de infiltración en regiones secas. En suelos sueltos o arenosos,
deben construirse muy superficialmente y con una base ancha (en forma de batea).
En suelos compactos y de estructura moderada o fuerte, pueden hacerse mas
angostas y profundas. No se deben construir estas zanjillas, en suelos sueltos
con capas interiores impermeables, ni en zonas Iluviosas, ya que si son de
pendiente suave, ocasionan problemas de drenaje, y si son muy pendientes
ocasionan deslizamientos, derrumbes o problemas de solifluxión. Debido a su
tamaño, estas zanjillas se sedimentan y borran fácilmente, por lo cual deben
considerarse como obras temporales que es necesario limpiar o reconstruir periódicamente.
Son similares a las zanjillas de absorción, pero
en este caso se busca la evacuación de las aguas a intervalos cortos. Estas
zanjillas deben tener una pendiente de 0,5 a 2 por mil y se construyen a
intervalos de 10 a 2 metros según aumente la pendiente y el volumen de
escorrentía. Se deben utilizar en zunas Iluviosas y en suelos muy pendientes
(mayores de 40 0/0l, en los cuales no se recomienda la construcción de acequias
de ladera o canales de desviación. También se deben emplear en suelos poco.
profundos, que no permitan la excavación de acequias o canales, y en suelos con
el primer horizonte estable y el segundo muy susceptible a la erosión, como en
el caso de las unidades Montenegro, Quindío, Anaime y Fondesa entre otras,
siempre que el horizonte orgánico existe. En cultivos de surcos continuos
(papa, hortalizas etc.) puede hacerse el surcado con un desnivel de 1 a 2 por
mil, de tal manera que el espacio entre los surcos funcione como zanjillas. En
aquellos suelos donde la infiltración puede ser peligrosa por problemas
potenciales de remociones masales (suelos derivados de esquistos, anfibolitas,
areniscas, granitos, etc.), no se deben hacer zanjillas a menos que exista un
horizonte orgánico profundo y estable que lo permita. Estas zanjillas se
sedimentan rápidamente, haciendo costoso su mantenimiento. En suelos arcillosos
pendientes, las zanjillas favorecen el drenaje. En algunos casos, se recomiendan
para la protección o estabilización de taludes y derrumbes.
Son pequeños canales de 30 centímetros de ancho
en el fondo (plantilla), taludes 1:1 en suelos estables, 3/4:1 0 1/2:1 en suelos
muy estables, y 1 1/2:1 0 2.1 en suelos poco estables o susceptibles a la erosión
(suelos muy Iivianos). Su desnivel y profundidad son variables. Se construyen a
través de la pendiente, a intervalos que varían con esta y con la clase de
cultivo (tablas 5.1 y 5.2 y figura 5.1).
Pendiente del terreno % Espaciamiento entre acequias m Area servida
(m2) por c/100m de canal Descarga (q
en l/seg) por c/100m de canal Metros de acequia por Ha Límite de longitud de la acequia 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 42,0 30,6 25,0 21,6 19,3 17,7 16,5 15,5 14,8 14,2 13,6 13,2 12,8 12,O 11,2 10,6 10,0 9,5 9,0 8,6 8,2 7,8 7,5 7,2 6,9 6,6 6,4 6,2 6,0 4.200 3.066 2.500 2.160 1.933 1.771 1.650 1.555 1.486 1.418 1.366 1.323 1.285 1.200 1,125 1.060 1.000 950 900 858 820 783 750 720 695 667 644 620 600 109,5 95,0 65,0 56,0 50,0 64, 0 43,0 40,5 38,5 36,9 35,5 34,4 33,4 31,2 29,2 27,6 28,0 24,6 23,4 22,3 21,3 2O,4 19,5 18,7 18,0 17,3 16,3 15,8 15,6 238 326 400 464 518 565 606 615 675 705 730 755 780 635 890 945 1000 1055 111O 1165 1220 1275 1330 1390 1440 1500 1550 1612 1670 90 100 120 140 160 I80 200 220 260 270 280 290 300 320 340 360 380 400 420 450 470 490 500 500 500 500 500 500 500 Pendiente del terreno % Espaciamiento entre acequias m Area servida
(m2) por c/100m de canal Descarga (q
en l/seg) por c/100m de canal Metros de acequia por Ha Límite de longitud de la acequia 10 11 12 13 14 15 I6 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 32 34 36 38 40 40,0 36,4 33,3 30,8 28,6 26,7 25,0 23,5 22,0 21,0 25,0 23,7 22,7 2I,6 20,8 20,0 19,2 18,5 17,8 17,2 20,0 18,8 17, 6 16,7 16,8 15,0 4.000 3.640 3.330 3.080 2.860 2.670 2.500 2.350 2.200 2.100 2.500 2.370 2.270 2.160 2.080 2.000 1.920 1.850 1.780 1.720 2.000 1.880 1.760 1.670 1.680 1.500 78,0 71,0 65,0 60,0 56,0 52,0 49,0 46,0 43,0 41,0 48,6 46,1 44,1 42,0 40,4 38,9 37,3 36,0 34,6 33,4 38,9 36,6 34,2 32,5 30,7 29,2 250 275 300 325 373 375 400 426 455 476 400 422 440 463 480 500 520 540 562 581 500 532 568 600 633 687 110 110 120 130 140 150 160 180 200 210 180 180 200 200 210 220 220 230 230 240 220 220 230 240 250 300 Los datos son normales para un suelo estable; para
suelos menos estables debe reducirse el espaciamiento y para suelos muy estables
aumentarlo. Federación Nacional de Cafeteros de Colombia. Manual del Cafetero
,Bogotá, f969. 39B p. TABLA
5.3
ACEQUIAS DE LADERA DE 0,30 METROS DE PLANTILLA,TALUD 1:1 DESNIVEL DE LA ACEOUIA
(S) PROFUNDIDAD METROS(D) DESCARGA (Q)
EN
LITROS POR SEGUNDO 0,5 % 0, 10 10,6 0,12 22,1 0,15 37,5 0, 18 57,5 0,21 81,5 0,25 110,0 1 % 0,10 15,0 0,12 32,0 0,15 55,5 Adaptado del Manual del Cafetero. Federación
Nacional de Cafeteros de Colombia, 1969. Son estructuras para evacuar volúmenes
considerables de agua (de escorrentía, drenaje, acueductos, desagües,
beneficiaderos, etc.) y su costo es relativamente alto. Se les da generalmente
una sección trapezoidal y hay necesidad de calcularlos y diseñarlos
individualmente para las condiciones en que van a trabajar. Sus pendientes fluctúan
entre 0,5 y 5 %o (máximo).
Última
actualización: 3 de noviembre de 2001
2.5 CANALES DE DESVIACION
Pasos para la
construcción de un canal rústico