Sesion 01C - 20223-0 - Uso Consuntivo

 

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DISE DI SEÑO ÑO DE DE OBRA OB RAS S HIDRAULICAS

Ingeniería Civil

 

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C.U.R.

Consideraciones previas de diseño, Cedula de cultivo, Uso consuntivo. consuntivo. Mg. RICARDO PADILLA PICHEN

 

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Consideraciones previas de diseño NECESIDADES HIDRICAS DE LOS CULTIVO EVAPOTRANSPIRACION CEDULA DE CULTIVO USO CONSUNTIVO

 

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Riego por surco

  esvió de riego

 

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RIEGO POR ASPERSION

RIEGO POR GRAVEDAD

RIEGO POR GOTEO

RIEGO POR INUNDACION

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NECESIDADES NECES IDADES HIDRICAS DE LOS L OS CULTIVOS CULTIVOS

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Y a pesar de que se han realizado múltiples investigaciones y desarrollado una serie de teoría teor ía par enco encontra ntrarr la evap evapotra otransp nspiraci iración ón en zonas de cultivo, como es el caso de la Evapotranspiración Evapotranspiració n Real, Evapotran Evapo transpir spiració ación n de refe referenc rencia, ia, etc, en las cuales se empl mplean factores de corre cor recci cción ón como el que se mue muestr stra a en la siguiente figura, así como el uso del satélite para el cálculo de la Evapotranspiración real por por me medi dio o de saté satéli lite te en Arge Argent ntin ina, a, el

 –

m é toltad dado o os dcon e nfi Bslanyeyso   Criddl Crito ddle e en da re resu sult co fiab able les sob bre todo do aquellas zonas que se carece de información infor mación a mayor detal detalle. le.

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Es importante destacar que en aquellos meses en que la fecha de inicio y término del cultivo no coincide con el primer día del mes en cuestión, se debe debe de mu mult ltip iplic licar ar la   ETP   por por el porc porcen enta taje je de me mess que que se encuentre cultivado. DETERMINACIÓN DEL COEFICIENTE UNITARIO DE RIEGO (C.U.R.).

Una vez obtenida la ETP la ETP por  por cada cultivo y por cada mes se procede a calcular la altura de precipitación efectiva (l LL), al multiplicar la altura de lluvia mensual por los coeficientes de infiltración y el coeficiente de aprovechamiento en la zona radicular, matemáticamente:

 

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Cuando al restar al valor de la ETP calculada, el valor de la lámina de lluvia efectiva (l LL) se obtiene la lámina de riego r iego neta (lRN ) en milímetros, para cada cultivo y para cada mes, tomando en cuenta todos y cada uno de los cultivos existentes.

Teniendo ESPECIAL CUIDADO de Teniendo ESPECIAL CUIDADO de que en los meses donde no esté cultivado todo el mes, es decir medio mes o fracción de mes de un cultivo en especial, restar solo la altura de lluvia efectiva multiplicada por dicha fracción (si solo se cultiva medio mes, la ETP debe ser multiplicada por el factor 0.5 y se debe restar la lámina de lluvia efectiva multiplicado por dicho factor), consignando al final del cálculo de todas y cada una de las restas para LÁMIN INA A DE RI RIEGO EGO NE NETA TA TO TOTA TAL L, cada cultivo, la suma de ellas para obtener la   LÁM generalmente en unidades de milímetros, por lo que se debe considerar que la ETP calculada por el método de Blaney - Criddle está en centímetros, por lo que se debe de transformar en milímetros.

 

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Posteriormente se calcula la LÁMINA la  LÁMINA DE RIEGO BRUTA BRUTA (  ( l Rbruta Rbruta ), al dividir cada valor de la lámina de riego neta (l (lRneta)  entre el valor de cada uno de los porcentajes de eficiencia en el manejo del agua (ηM ) y el de aplicación en el riego (ηR), que se tenga en el sistema de riego o en el caso del proyecto de un nuevo sistema de riego, considerar considerar los porcentajes de eficiencia de un sistema de riego similar y cercano cer cano a la zona del proyecto.

Para terminar de calcular la lámina de riego bruta total, se realiza la suma por cada mes de cada uno de losvalor cultivos y se procede determinar de máxima demanda, mes de mayor de lámina de riegoabruta, al cualelsemes le denomina mes crítico. es decir aquél Una vez definido el mes de máxima lámina de riego bruta o mes crítico, se recomienda hacer una tabla donde se consignan los diferentes cultivos del mes crítico, las láminas de riego brutas y las superficies cultivadas, ordenados de mayor de  mayor a menor menor valor  valor de lámina de riego bruta y en los casos de tener dos o más cultivos el mismo valor de lámina, se pone primero el de mayor superficie cultivada cultivada..

 

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Posteriormente la tabla transformando la lámina de riego bruta mensual en diaria (tomando se en continua cuenta el con número de días que tiene el mes en cuestión)

Y conforme al área cultivada se procede a determinar el volumen demandado diario, haciendo en otra columna los Volúmenes acumulados y las áreas o superficies cultivadas acumul acumuladas. adas. Con la finalidad de definir el volumen de agua demandada por el sistema, se multiplican las áreas cultivadas por las láminas de riego brutas diaria de cada cultivo y por cada mes logrando obtenerlos volúmenes demandados mensuales y finalmente el volumen demandado anual.

 

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Para finlas almunidades ente dise vidlogra ir vobtener olúmeneel C.U.R  s  C.U.R  acum ladlt/s/ha, os enque tre es ámuy reas común acumse ulapresente das y . uen cuidando el en papel logarítmico para que sea fácilmente utilizado para definir las necesidades de caudal para diferentes áreas, como la que se muestra en la figura 1.5 al final del ejemplo 1.3 .

Resumiendo las formulas a utilizar para el calculo del CUR , tenemos:

 

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Para tomar en cuenta la eficiencia del sistema relativo al manejo ηM   yy aplicación

del riego ηR, de no existir información en sistemas similares, similares, se puede utilizar la siguiente información:  

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Obviamente Obviame nte se requiere requiere tener tener el   programa programa de cul cultiv tivo o, (ced (cedula ula de cultvo) cultvo) defini definiendo endo los ciclos vegetativos y las hectáreas de cada tipo de cultivo, tal como se muestra en los ejemplos 1.1 y 1.2 En el proyecto el  proyecto de un sistema de riego  una vez elaborada la  la   planeación de planeación  de la zona la  zona de riego riego,, se necesita determinar la capacidad hidráulica para cada canal; para tal fin resulta práctico y rápido valerse del C.U.R. expresado en lt/seg/ha y varía dependiendo de las superficies netas dominadas por los canales de riego, es decir, el producto del C.U.R. por la superficie neta correspondiente en el canal en cuestión nos da el Qmáx con que se debe proyectar hidráulicamente el canal.

 

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COEFICIENTE DE EFICIENCIA DEL RIEGO

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EFICIENCIA EN EL MANEJO DEL AGUA Se estima que en promedio en los Distritos de Riego del país se pierde un 40% del agua en la cond conduc ucci ción ón;; es de deci cirr la ef efic icie ienc ncia ia me medi diaa de conducción es del orden del 60%. No obstante, debe recordarse que no toda el agua se desp desper erdi dici cia, a, ya qu quee part partee va a los los ac acuí uífe feros ros y posteriormente puede ser nuevamente apro aprovvecha echada da;; si sin n em emba barg rgo o, en los los Dist Distri rito toss costeros, la mayor parte del agua perdida se va hasta el mar, sin que sea posible su utilización

COEFICIENTE DE INFILTRACIÓN

 

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EJ EJEM EMPL PLO Ola evapotra 1. 1.1 1 otranspira   Se Senspiración deción sea calc calcular ular evap paraa una superfic par superficie ie sembrad sembradaa con con maíz, maíz, melón, melón, jit jitom omat atee y avena; conforme a los siguientes ciclos vegetativos de la cedula de cultivo cu ltivo..

La información climatológica más cercana a la zona de estudio es la de la estación   “CHOTANO-LAJAS”  Con  Con latitud Sur 19o 49´42´´ y longitud oeste 101o 02’ ; teniendo la siguiente información:

Datos: Tipos de cultivos Ciclos vegetativos Superficies cultivadas Latitud y longitud del sitio en estudio Temperaturas Precipitaciones

ETP = ¿?  

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Se muestra la secuencia de cálculo para el mes el mes de Enero de Enero  de acuerdo con los datos del problema, posteriormente se consigna en una tabla el cálculo de los meses restantes. De la tabla 1.1 se calcula el porciento de horas de sol mensual para la latitud específica, mediante una interpolación lineal de datos, como se muestra a continuación.

Se determina el factor de temperatura y luminosidad para la temperatura media del mes de cálculo

En fu func nció ión n del del tipo tipo de cu cult ltiv ivo o se dete determ rmin inaa el coeficiente de desarrollo, de acuerdo con la tabla 1.2 Se tiene:  

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METODO DE THORNTWAITE Formulas:

ETP = ETP´ *( d ) * ( N ) 30 12 N   Parámetro

en función función de la latitud, tabla 1.3

ETP´ = 16x 10 x T

a

I 

a = 6.75x10-7 x I 3 – 7.71x10-5 x I 2 + 1.792x10-2 x I + 0.49239 12

 = I  =

∑ i  j =1

i 

i  j =

( T / 5)

1.514

 

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Obteniendo las horas de sol en el mes de enero para la latitud del sitio de estudio. De los datos de la tabla 1.3:

 

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EJEMPLO 1.2   Se desea calcular el C.U. R. y graficarlo conforme a los datos del ejemplo 1.1, considerando que se va a dar el riego por medio de canales no revestidos, lo cual da un coeficiente un  coeficiente de eficiencia del riego una eficiencia del 60% del  60% (ɳ  ) y una  eficiencia en el manejo del agua del  60% (ɳ  )  . Así mismo, de acuerdo a los análisis de las características del suelo se ha dete de term rmina inado do qu que e el   coe coefi fici cien ente te de inf infil iltr trac ació ión n es de   65%   (K I )y el coeficiente de aprovechamiento en la zona radicular es del 60%   (K R). R

M 

Datos: Tipos de cultivos Superficies cultivadas Latitud Temperaturas Precipitaciones ɳ R  =

0.60

Incógnita:

ɳ M  =

0.60

qu (C.U.R.) = ¿?

K I  =

0.65

K R  =

0.60

Gráfica C.U.R. vs. superficie acumulada

 

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Solución: Se calculan las láminas de riego bruta para cada mes por cada uno de los cultivos que se tengan, utilizando los valores de evapotranspiración calculados con el método de Blaney   – Criddle, para posteriormente determinar los volúmenes demandados y finalmente calcular el C.U.R. Se muestra para la primera parte el cálculo de la lamina de riego bruta de enero y a continuación continuaci ón se tabulara el resto de los meses. En este mes si se revisa la programación de cultivos (tabla de datos inicial del ejemplo 1.1) vemos que tendremos sembrado Melón y avena, por tanto se calculará la lámina de riego bruta para cada uno de los cultivos

 

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Por lo tanto la lámina de riego bruta del mes de enero será la suma de las láminas correspondient correspondientee al melón y la avena. Se procede de la misma manera para cada uno de los meses, considerando los cultivos que se tengan en ese periodo. Una vez realizados todos los cálculos se tendrá como resultado la siguiente tabla donde se consignan con ceros los cultivos que no están considerados en el mes.

 

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De acuerdo con las laminas de riego brutas, se puede apreciar que el mes más desfavorable es mayo, el cual tiene 31 días. Con esta información se procede a calcular el coeficiente unitario de riego para los cultivos del mes más desfavorable en este caso habrá cultivada Av Avena, ena, Maíz y Jitomate de acuerdo con los ciclos vegetativos de la zona (mostrados en la tabla de información de ETP). Ordenando de mayor a menor los cultivos, de acuerdo con los valores de la lamina bruta, tenemos primero la avena, a continuación el maíz y el jitomate tienen el mismo valor, por lo que se toma segundo orden dey acomodo mayor área paraen riego, por lodeque el maíz será como el segundo producto jitomate el el cultivo tercerocon como se muestra la tabla la siguiente página. Se muestra el cálculo del C.U.R. para la avena, teniendo en cuenta que estamos analizando el mes más desfavorable.

Al calcular el volumen demandado se debe tener cuidado con la conversión de unidades para

realizar correctamente los cálculos. Se muestra a continuación la conversión correcta

 

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Al calcular el coeficiente unitario de riego se debe expresa el agua de riego en gasto, por lo que se dividirá entre los segundos del de l día (86,400 seg/día) y la superficie a regar se expresa en m2, como se muestra a continuaci continuación. ón.

 

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Se muestra el cálculo completo de d e los cultivos restantes, así como la grafica correspondiente   :

 

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EJEMPLO 1.3 CALCULAR 1.3 CALCULAR EL COEFICIENTE UNITARIO DE RIEGO Y EL VOLUMEN ANUAL DE RIEGO PARA EL MÓDULO Nº 1 DEL DISTRITO DE RIEGO 097 "LÁZARO CÁRDENAS", UTILIZANDO EL MÉTODO DE BLANEY-CRIDDLE, CONFORME A LA SIGUIENTE INFORMACIÓN Y CONSIDERANDO LOS COEFICIE COEF ICIENTES NTES DE DESA DESARROL RROLLO LO RECO RECOMEND MENDADOS ADOS POR LAS AUT AUTORID ORIDADES ADES DEL DIST DISTRIT RITO O DE RIEGO, CONFORME A LA EXPERIENCIA OBTE OBTENIDA NIDA EN CICLOS AGRÌCOLAS ANTERIORES: VALORES VALOR ES PR PROM OMED EDIO IO DE LA LAS S ESTAC ESTACIO IONE NES S CLI CLIMA MATO TOLÓG LÓGIC ICAS AS ANTÚ ANTÚNE NEZ Z Y CU CUATR ATRO O CAMINOS   LAT LAT. N. 19 19ºº 0'

POR LAS CARACTERÍSTICAS DEL SUELO SE TIENE: - COEFICIENTE DE INFIL INFILTRACIÓN TRACIÓN = 68%

EL EFICIENCIA COEFICIENTE DE APROVECHAMIENTO APROVECHAMIEN TO EN ZONA RADICULAR 60% LA GLOBAL DE RIEGO RI EGO (MANEJ (MANEJO O YLAAPLICACIÓN DEL RIEGO), CON EL NUEVO SISTEMA ES = 53%

 

Pregrado PROGRAMA DE CULTIVO DEL MÓDULO 1

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SOLUCION :  

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MÉTODO DE BLANEY-CRIDDLE DONDE: ETP =

ETP = Kg * F Evapotranspiraci Evapotranspiración ón potencial mensual, en cm.

Kg =

Coeficiente global de desarrollo, que varía entre 0.5 y 1.2

F=

Factor de temperatura temperatura y luminosidad F = P ((T + 17.8) /21.8)

P=

Porcentaje de horas de sol del mes con respecto al año

T=

Temperatura media mensual del aire en ºC.

 

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Conforme a lo anterior la gráfica del CUR para el módulo 1 del Distrito de riego 097 Nueva Italia, es:

 “Lázaro Cárdenas”, Cárdenas”, en

 

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