DRENAJE AGRICOLA

DIAGNÓSTICO DE DRENAJE AGRÍCOLA  PREDIO GUAYABAL, VEREDA EL CARMELO - MUNICIPIO DE LA PLATA  DEPARTAMENTO DEL HUILA 

Presentado a: PhD. ARMANDO TORRENTE

Presentado: INGRID DARIANA CASTAÑO ORTIZ ELIAS CARDOZO CAICEDO ERIKA ROCIO OVALLE CAMACHO

UNIVERSIDA SURCOLOMBIANA  FACULTAD DE INGENIRIERIA  PROGRAMA DE INGENIERIA AGRICOLA  2012

CONTENIDO DEL INFORME FINAL INTRODUCCIÓN OBJETIVOS 1. GENERALIDADES 1.1. UBICACIÓN 1.2. CLIMA  1.3. USO DE LA TIERRA  1.4. INFRAESTRUCTURA EXISTENTE 2. METODOLOGÍA Y RESULTADOS 2.1. PRECIPITACIÓN 2.2. ESTRATIGRAFÍA  2.3. INFILTRACIÓN Y CONDUCTIVIDAD C ONDUCTIVIDAD HIDRÁULICA  2.4. FREATIMETRIA  2.5. CALIDAD DE AGUA PARA RIEGO Y DRENAJE 2.6. SALINIDAD DEL SUELO 2.7. HIETOGRAMA E HIDROGRAMA  2.8.MAPAS FREATICOS 3. DISEÑO DEL SISTEMA DE DRENAJE 3.1. DRENAJE INTERNO 3.2. Recuperación y lavado de sales 3.4. DRENAJE SUPERFICIAL 4. COSTOS 5. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES  ANEXOS. PLANOS.

CONTENIDO DEL INFORME FINAL INTRODUCCIÓN OBJETIVOS 1. GENERALIDADES 1.1. UBICACIÓN 1.2. CLIMA  1.3. USO DE LA TIERRA  1.4. INFRAESTRUCTURA EXISTENTE 2. METODOLOGÍA Y RESULTADOS 2.1. PRECIPITACIÓN 2.2. ESTRATIGRAFÍA  2.3. INFILTRACIÓN Y CONDUCTIVIDAD C ONDUCTIVIDAD HIDRÁULICA  2.4. FREATIMETRIA  2.5. CALIDAD DE AGUA PARA RIEGO Y DRENAJE 2.6. SALINIDAD DEL SUELO 2.7. HIETOGRAMA E HIDROGRAMA  2.8.MAPAS FREATICOS 3. DISEÑO DEL SISTEMA DE DRENAJE 3.1. DRENAJE INTERNO 3.2. Recuperación y lavado de sales 3.4. DRENAJE SUPERFICIAL 4. COSTOS 5. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES  ANEXOS. PLANOS.

INTRODUCCIÓN El drenaje se ha convertido en una técnica clave a tener en cuenta, tanto para garantizar el éxito de los sistemas productivos, así como para optimizar el manejo del agua. El conocimiento de los principios básicos de drenaje y el reconocimiento de los problemas ocasionados por el deficiente manejo del mismo, es e s fundamental en la formación del Ingeniero Agrícola. Para diseñar los elementos de una red de drenaje es necesario conocer el origen y la magnitud de los recargas como las escorrentías y caudales máximos. En este diagnóstico se tratará del drenaje interno y superficial del suelo, se hará una descripción de los factores que generan los caudales y se s e presentarán procedimientos de cálculo para la determinación de creciente. Se hará un análisis sobre las obras de drenaje y sus costos, como también las recomendaciones para la construcción y operación.

OBJETIVOS 

Realizar el diagnostico detallado de los problemas de salinidad y drenaje en el predio Guayabal, con un área de 16 hectáreas y 8216 m 2 en el Municipio de la Plata (Huila).





Diseñar y estimar el costo del sistema de drenaje más eficiente y adecuado para el predio Guayabal, municipio de la Plata (Huila). Recomendar los correctivos para incorporar el predio Guayabal al plan de producción de cultivo asociativo cacao clonado - plátano.

1.

GENERALIDADES

En los estudios de salinidad y drenaje es importante entre otros, los aspectos de topografía, precipitación-evaporación, composición físico-química del suelo y  estratigrafía, propiedades hidrodinámicas (infiltración y conductividad hidráulica), niveles freáticos a través del tiempo y calidad del agua, con el objeto de caracterizar los problemas existentes y así, dar la solución y recomendación necesaria. Se presenta como información para el análisis y estudio de drenaje, lo siguiente: -

Mapa en autocad del área a escala 1:1000, con la ubicación de los sitios donde se instalaron baterías piezométricas, se tomaron muestras de suelos y  aguas, las pruebas de infiltración y conductividad hidráulica.

-

Cuadro resumen de información pluviométrica (tabla 1).

-

Periodo de retorno para lluvia diaria (tabla 2).

-

Estratigrafía de los suelos (tabla 3).

-  Valores de conductividad hidráulica saturada (tabla 4). -

Freatimetría (tabla 5).

-  Análisis químico del agua (tabla 6). -

Composición química del suelo (tabla 7).

Parámetros para las ecuaciones de Hooghoudt y Glover-Dumm (figura 1 y  2). 1.1 UBICACIÓN -

El municipio de La Plata está situado al sur occidente del Departamento del Huila, en la región natural de los valles interandinos y la subregión natural del valle del alto Magdalena, limita al norte y occidente con el Departamento del Cauca, al sur con el Municipio de La Argentina, y al oriente con los Municipios de Pitalito y  Paicol. Se encuentra a 150 km de la ciudad de Neiva (figura 1).

La zona estudiada corresponde a la vertiente oriental de la Cordillera Central y se encuentra en las estribaciones de la misma, en la cuenca del Río La Plata, afluente del Magdalena. Corresponde a un paisaje fisiográfico de colinas medias redondeadas, muy disectada debida a la acción de los factores climáticos; principalmente la precipitación es la que ha moldeado este paisaje. La región está enmarcada dentro del concepto de economía campesina, que comprende parcelas de cultivo inferiores a 5 has, con baja tecnificación y  especializadas en la producción de bienes de consumo directo o familiar, con pocos excedentes para el comercio. El área de estudio corresponde a 16 hectáreas y 8216 m2 denominado el predio Guayabal, ubicado en la vereda El Carmelo, Municipio de La Plata, sur del Departamento del Huila. En el plano anexo se observan los linderos y conformación del predio objeto de estudio.

Figura 1. Ubicación del Municipio de la Plata – Huila Fuente: Microsoft Encarta 

1.2 CLIMA 

El predio se encuentra a una altura de 1120 metros sobre el nivel de mar Piso térmico templado alto, la temperatura media es de 24ºC. Según las zonas de vida de Holdrigde, corresponde al bosque muy húmedo premontano (bmh-PM). 1.3 USO DE LA TIERRA  Los suelos de este predio en su mayor extensión se encuentran con pastos naturales de baja calidad, se explotan extensivamente con ganado bovino. Según información suministrada por los propietarios del predio, este ha sido utilizado para la producción de sorgo y maracuyá con altos rendimientos (no se cuenta con datos de producción); antecedió a este cultivo la implementación de un cultivo de arroz que no arrojó los resultados esperados. 1.4 INFRAESTRUCTURA EXISTENTE

En el predio se han construido zanjas en tierra para evacuación de las aguas superficiales en el mismo sentido de la pendiente del predio y entregan las aguas por gravedad a unos encharcamientos que se han formado naturalmente en la parte  baja del lote. El agua de la cual se abastece el predio proviene de la quebrada El Zapatero. 2. METODOLOGÍA 

Por medio del análisis de las características climatológicas y del suelo en la zona se proyecta implementar Cacao asociado a plátano, para lo cual se realiza el diagnostico de drenaje con el objetivo de formular las condiciones adecuadas para lograr los mejores rendimientos del cultivo y la conservación del recurso suelo del predio.

2.1 PRECIPITACIÓN

La precipitación media anual es de 1450.1 mm (tabla 1). La ETP es de 1174.2 anual (156.8 mm mensual) Tabla 1. Precipitación en el periodo 1991 -2000 AÑO

ENE

FEB

MAR ABR MAY JUN JUL

1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010

91 69 53 49 6 38 34 28 17 43 79 16 43 8 14 56 47 62 91 41

62 76 81 71 20 29 12 39 63 87 98 81 96 98 76 19 6 85 98 3

192 99 70 80 62 92 160 66 89 117 195 110 45 87 65 98 25 61 12 191

256 165 265 286 297 81 289 250 287 262 299 223 281 100 92 225 138 265 281 288

203 90 188 125 276 199 235 282 196 99 148 42 291 101 231 179 68 191 241 151

35 26 90 69 41 82 41 81 60 14 75 14 75 50 64 24 46 38 60 55

25 60 12 36 30 22 71 79 8 12 6 62 70 98 61 13 9 19 81 56

AGO

SEP

52 85 22 66 19 44 46 20 99 50 9 12 43 18 96 63 29 61 38 60

48 80 54 71 99 79 51 58 53 65 71 36 15 32 20 13 19 56 61 97

OCT NOV

DIC

AÑO

363 288 383 249 320 212 346 169 268 388 98 377 298 280 252 345 369 296 330 341

168 198 169 186 161 184 63 171 78 192 223 98 123 120 130 105 112 196 191 168

1763 1507 1505 1414 1567 1285 1530 1350 1460 1621 1513 1250 1459 1217 1190 1438 1063 1464 1649 1756

268 271 118 126 236 223 182 107 242 292 212 179 79 225 89 298 195 134 165 305

1450,1

En la tabla 2 se presenta el listado ordenado de mayor a menor de las lluvias máximas ocurridas en el predio el Guayabal en los últimos 20 años de registro. El periodo de retorno (Tr) en años se calculó con la probabilidad teórica de Weibull.

Tabla 2. Periodos de retorno para las lluvias máximas ocurridas en un día. m

AÑO

P (mm)

Tr= (N + 1)/m

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20

1999 2010 1991 2009 1995 2003 1992 2008 1994 2007 1993 2005 2006 1996 2000 1998 2002 1997 2001 2004

126 121 114 105 101 98 96 92 87 82 80 72 68 65 61 56 51 50 46 45

21,00 10,50 7,00 5,25 4,20 3,50 3,00 2,63 2,33 2,10 1,91 1,75 1,62 1,50 1,40 1,31 1,24 1,17 1,11 1,05

2.2 ESTRATIGRAFÍA 

Se realizaron observaciones en 16 puntos del predio, la profundidad alcanzada con el barreno holandés de extensión fue de 3 m. En cada sitio de observación se estudiaron las siguientes características: Espesor, textura y color de cada estrato (tabla 3).

Tabla 3. Estratigrafía del suelo

Perfil suelo

Horizonte (m)

Textura

Color

1

0 – 0.25 0.25 – 1.10 1.10 – 1.50 1.50 – 1.75 1.75 - 3.0

FAr ArL FA ArL caliche

0 – 0.5 0.5 – 1.5 1.5 – 3.0 0 – 0.75 0.75 – 1.0 1.0 – 1.5 1.5 – 3.0 0 – 0.25 0.25 – 0.60 0.60 – 3.0 0 – 1.0 1.0 – 1.5 1.5 – 2.6 2.6 – 3.0 0 – 0.5 0.5 - 1.0 1.0 - 1.5 1.5 – 2.3 2.3 – 3.0 0 – 0.5 0.5 – 1.1 1.1 – 1.7 1.7 – 2.6 2.6 – 3.0 0 – 0.5 0.5 -1.5 1.5 -2.5 2.5 -3.0 0 – 0.5 0.5 – 1.1 1.1 – 2.0 2.0 – 2.5 2.5 – 3.0 0 – 0.5 0.5 – 1.0 1.0 – 1.4 1.4 – 2.1 2.1 – 2.5 2.5 – 3.0 0 – 1.6 1.6 – 2.5 2.5 – 3.0

Ar FA Ar Ar ArL A ArL FAr A ArL Ar A ArL A FAr Ar FL Ar A FAr A ArL FL A FAr Ar FL A F Ar ArL FL A Ar ArL A Ar A ArL Ar ArL caliche

5Y2.5/1 5Y2.5/2 10YR5/8 10YR5/6 5Y2.5/1 5YR2.5/2 5YR5/8 10YR2/1 10YR5/6 10YR3/4 7.5YR2/0 7.5YR3/2 10YR3/1 7.5YR2/0 10YR3/1 5YR2.5/1 5YR4/2 10YR3/4 5Y2.5/1 5Y4/1 10YR5/6 10YR2/1 10YR3/1 10YR3/2 10YR2/2 2.5Y7/6 10YR5/6 10YR3/1 7.5YR3/2 7.5YR3/0 5Y2.5/2 10YR4/2 7.5YR3/2 10YR4/1 10YR5/4 10YR5/6 10YR3/1 7.5YR3/2 5YR4/1 10YR3/2 7.5YR3/1 10YR3/2 10YR5/4 7.5YR3/2 10YR3/2 -

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15 16

0 – 0.75 0.75 – 1.1 1.1 – 3.0 0 – 0.6 0.6 – 1.1 1.1 – 1.5 1.50 – 1.75 1.75 – 2.50 2.50 – 3.0 0 – 0.8 0.8 – 1.4 1.4 – 2.1 2.1 – 3.0 0 – 0.8 0.8 – 2.0 2.0 – 3.0 0 – 0.8 0.8 – 1.8 1.8 – 3.0

Ar ArL A FAr Ar ArL Ar ArL A Ar FL Ar A Ar FL ArL Ar FL A

7.5YR3/2 10YR3/1 7,5YR6/8 7.5YR3/2 10YR2/1 10YR5/4 10YR2/1 10YR5/4 10YR3/2 5YR3/1 7.5RY2/0 10YR7/2 10YR3/2 5YR3/3 2.5YR2.5/0 2.5Y4/2 7.5YR3/2 10YR3/1 7,5YR6/8

Los estratos muestran texturas pesadas en el perfil, con pequeñas variaciones, conservando esta característica a través de todo el perfil, lo cual puede indicar la restricción del movimiento del agua en el suelo y la penetración en el mismo. En general, la mayoría de los suelos descritos presentan estratos arcillosos interrumpidos en ocasiones por texturas arenosas. Por lo general los estratos presentan colores que indican deficiente drenaje del suelo, se encontraron también horizontes gleizados en los estratos más profundos. El problema de drenaje es tanto interno como superficial por el déficit de aireación evidenciando procesos químicos de oxido-reducción, además de la presencia de carbonatos en las muestras de suelos. 2.3 INFILTRACION Y CONDUCTIVIDAD HIDRÁULICA 

Según los resultados de las pruebas de infiltración realizadas en diversos puntos del campo con juego de anillos se determinó que los suelos se caracterizan por poseer tasa de infiltración en los rangos de lenta a muy lenta.

La conductividad hidráulica es fundamental en el proceso de diseño del drenaje agrícola, ya que esta permite conocer la capacidad del suelo para el flujo de agua a través de su perfil. Se realizaron 16 pruebas de conductividad utilizando el método del pozo barrenado; los sitios de las pruebas están demarcados en el plano anexo. En la tabla 4 se observa variabilidad en los valores de la conductividad hidráulica, de lenta a moderadamente rápida en gran parte del terreno; lo anterior muestra una distribución hidrodinámica heterogénea. Tabla 4. Conductividad hidráulica saturada del suelo Pozo 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16

K (m/día) 0.11 0.70 2.2 0.12 2.0 1.1 2.3 0.14 1.09 0.68 0.31 2.6 0.32 0.52 0.18 0.50

Clasificación lenta moderada moderadamente rapida moderadamente lenta moderadamente rapida moderada moderadamente rapida moderadamente lenta moderada moderada moderadamente lenta moderadamente rápida moderadamente lenta moderada moderadamente lenta moderada

2.4 FREATIMETRIA 

Se determinó la topografía (altimetría) de cada punto seleccionado sobre el terreno   y se midió la profundidad del nivel freático durante el periodo comprendido de marzo a octubre de 2010. Igualmente se determinó la cota del nivel freático para cada punto de los 16 pozos establecidos sobre el predio Guayabal (tabla 5).

Tabla 5. Cotas del terreno y profundidad del nivel freático en el predio Guayabal

Pozo observ

MARZO

ABRIL

MAYO

JUNIO

JULIO

AGOSTO

SEPTIEMBRE

OCTUBRE

15/2010

14/2010

20/2010

15/2010

10/2010

20/2010

18/2010

20/2010

Cota superficie Prof  terreno agua 1

cota nivel. agua 2

Prof  agua 1

cota nivel agua 2

Prof  agua 1

cota nivel agua 2

Prof  agua 1

cota nivel agua 2

Prof  agua 1

cota nivel agua 2

Prof  agua 1

cota nivel agua 2

Prof  agua 1

cota nivel agua 2

Prof  agua 1

cota nivel agua 2

1

1124,4

1

1123,4

1,8

1122,6

0,9

1123,5

1,3

1123,1

0,7

1123,7

1,2

1123,2

1,1

1123,3

0,6

1123,8

2

1124,1

1,2

1122,9

1,6

1122,5

1,2

1122,9

1,2

1122,9

0,5

1123,6

1,0

1123,1

1,0

1123.1

0.9

1123.2

3

1123,75

1,2

1122,55

1,6

1122,15

0,75

1123

0,7

1123,05

0,9

1122,85

1,3

1122,45

1,3

1122,45

1,25

1122,5

4

1123,65

0,8

1122,85

1,65

1122,0

0,5

1123.15

1,65

1122

1,2

1122,45

1,76

1121,89

1,45

1122,25

1,4

1122,25

5

1123,31

1,2

1122,11

1,7

1121,61

1,48

1121,83

1,47

1121,84

1,25

1122,06

1,6

1121,71

1,2

1122,11

1,4

1121,91

6

1123,0

1,2

1121,8

1,75

1121,25

1,57

1121,43

1,46 1121,54

1,13 1121,87

1,65 1121,35

1,45 1121,55

1,44 1121,56

7

1122,95

1,1

1121,85

1,6

1121,35

1,47 1121,48

1,34

1121,61

0,6

1122,35

1,5

1121,45

1,15

0,75

1122,2

8

1122,67

1

1121,67

1,57

1121,1

1,47

1121,2

1,27

1121,4

1

1121,67

1,47

1121,2

1,22 1121,45

0.61

1122.14

9

1122,75

1,2

1121,55

2,1

1120,65

2,04

1120,71

0,65

1122,1

0,55

1122.2

0,75

1122

1,67

1121,08

0,3

1122,45

10

1122,25

1,2

1121,05

1,77

1120,48

1,65

1120,6

1,5

1120,75

1,2

1121,05

1,65

1120,6

1,25

1121,0

1,3

1120,95

11

1121,55

1,2

1120,35

1,7

1119,85

1,55

1120,0

1,0

1120,55

0,9

1120,65

1,3

1120,55

1

1120,55

1,25

1120,3

12

1121,85

1,3

1120,55

1,85

1120

0.85

1121,0

0,55

1121,3

1

1120,85

1,1

1120,75

1,35

1120,5

1

1120,85

13

1120,65

0,4

1120,25

0,8

1119,85

0,73

1119,92

0,6

1120,05

0,4

1120,25

0,7

1119,95

0,65

1120

0,45

1120,2

14

1121,42

1,2

1120,22

1,5

1119,92

0,42

1121,0

1,0

1120,42

0,42

1121,0

1

1120,42

1,25

1120,17

0,93

1120,49

15

1120,55

1,3

1119,25

1,82

1118,73

1,68

1118,87

1,6

1118,95

0.35

1120.2

1,77

1118,78

1,88

1118,67

1,85

1118,7

16

1120,60

1,3

1119,3

1,90

1118,7

1,68

1118,92

0,62

1119,98

0,72 1119,88

1,62

1118,98

1,72

1118,88

0,81 1119,79

1121,8

( 1 ) Profundidad del nivel freático medido desde la superficie del terreno (metros). ( 2 ) Altura del agua. Cota del terreno menos profundidad del agua (metros).

2.5 CALIDAD DEL AGUA DE RIEGO Y DRENAJE

Se toman muestras de agua para análisis de calidad en la Quebrada El Zapatero, aguas arriba del predio Guayabal y en la descarga hacia la misma quebrada en el punto bajo del predio (tabla 6). Tabla 6. Análisis de aguas para riego y drenaje MUESTRA AGUA RIEGO DRENAJE

CE dS/m 410 930

RAS 0,74 1,13

CSR me/l 0,23 0,05

CLORO me/l 0,05 0,02

BORO ppm 0,002 0,001

Laboratorio de Aguas  – Universidad Surcolombiana. 2010.

Según la tabla anterior se determina la calidad del agua de riego y drenaje es  bueno, debido al cumplimiento de los siguientes parámetros. 

RAS