CANAL DE RIEGO

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ELEMENTOS GEOMETRICOS DE CANAL DE RIEGO

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Los canales del sistema de distribución de agua para riego se clasifican de la
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una curva de nivel de manera que se domine la...
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• Capacidad en los diversos tramos
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Canal de riego

  1. 1. CANAL DE RIEGO Los canales de riego tienen la función de conducir el agua desde la captación hasta el campo o huerta donde será aplicado a los cultivos. Son obras de ingeniería importantes, que deben ser cuidadosamente pensadas para no provocar daños al ambiente y para que se gaste la menor cantidad de agua posible. Están estrechamente vinculados a las características del terreno, generalmente siguen aproximadamente las curvas de nivel de este, descendiendo suavemente hacia cotas más bajas (dándole una pendiente descendente, para que el agua fluya más rápidamente y se gaste menos líquido). La construcción del conjunto de los canales de riego es una de las partes más significativas en el costo de la inversión inicial del sistema de riego, por lo tanto su adecuado mantenimiento es una necesidad imperiosa. Las dimensiones de los canales de riego son muy variadas, y van desde grandes canales para 3 transportar varias decenas de m /s, los llamados canales principales, hasta pequeños canales con capacidad para unos pocos l/s, son los llamados canales de campo. PARTES DE UNA CANAL DE RIEGO A lo largo de un canal de riego se sitúan muchas y variadas estructuras, llamadas "obras de arte", estas son, entre otras: obras de derivación, que como su nombre lo indica, se usan para derivar el agua (utilizando partidores), desde un canal principal (ej. una acequia) a uno secundario (ej. un brazal), o de este último hacia un canal terciario, o desde el terciario hacia el canal de campo y el cañón de boquera. Generalmente se construyen en hormigón, o en mampostería de piedra, y están equipadas con compuertas, algunas simples, manuales (también denominadas tablachos, y otras que pueden llegar a ser sofisticadas, p.e. manejadas a control remoto; controles de nivel, muchas veces asociadas a las obras de derivación, son destinadas a mantener siempre, en el canal, el nivel de agua dentro de un cierto rango y, especialmente en los puntos terminales, con una inclinación descendente; controles de seguridad, estos deben funcionar en forma automática, para evitar daños en el sistema, si por cualquier motivo hubiera una falla de operación (alguien decía alguna vez, que no puede ser que si una vaca decide acostarse en el canal a tomar el fresco, todo el sistema, en cascada se autodestruya), esto que parece una broma es tomado muy en serio por los proyectistas de los sistemas de riego. Existen básicamente dos tipos de controles de seguridad: los vertederos, y los sifones; secciones de aforo, destinadas a medir la cantidad de agua que entra en un determinado canal, en base al cual el usuario del agua pagará, por el servicio. Existen diversos tipos desecciones de aforo, algunas muy sencillas, constan de una regla graduada que es leída por el operador a intervalos pre establecidos, hasta sistemas complejos, asociados con compuertas MIGUEL GARCIA ANCO TOPOGRAFIA III
  2. 2. autorregulables, que registran el caudal en forma continua y lo trasmiten a la central de operación computarizada; obras de cruce del canal de riego con otras infraestructuras existentes en el terreno, pertenecientes o no al sistema de riego. Estas a su vez pueden ser de: cruce de canal de riego con un canal de drenaje del mismo sistema de riego; cruce de un dren natural, con el canal de riego, a una cota mayor que este último cruce de canal de riego con una hondonada, o valle; cruce de canal de riego con una vía. 1. ELEMENTOS BÁSICOS EN EL DISEÑO DE CANALES.- Se consideran algunos elementos topográficos, secciones, velocidades permisibles, entre otros: Trazo de canales.- Cuando se trata de trazar un canal o un sistema de canales es necesario recolectar la siguiente información básica: Fotografías aéreas, para localizar los poblados, caseríos, áreas de cultivo, vías de comunicación, etc. Planos topográficos y catastrales. Estudios geológicos, salinidad, suelos y demás información que pueda conjugarse en el trazo de canales. Una vez obtenido los datos precisos, se procede a trabajar en gabinete dando un trazo preliminar, el cual se replantea en campo, donde se hacen los ajustes necesarios, obteniéndose finalmente el trazo definitivo. En el caso de no existir información topográfica básica se procede a levantar el relieve del canal, procediendo con los siguientes pasos: a. Reconocimiento del terreno.- Se recorre la zona, anotándose todos los detalles que influyen en la determinación de un eje probable de trazo, determinándose el punto inicial y el punto final. b. Trazo preliminar.- Se procede a levantar la zona con una brigada topográfica, clavando en el terreno las estacas de la poligonal preliminar y luego el levantamiento con teodolito, posteriormente a este levantamiento se nivelará la poligonal y se hará el levantamiento de secciones transversales, estas secciones se harán de acuerdo a criterio, si es un terreno con una alta distorsión de relieve, la sección se hace a cada 5 m, si el terreno no muestra muchas variaciones y es uniforme la sección es máximo a cada 20 m. c. Trazo definitivo.- Con los datos de (b) se procede al trazo definitivo, teniendo en cuenta la escala del plano, la cual depende básicamente de la topografía de la zona y de la precisión que se desea: o o Terrenos con pendiente transversal mayor a 25%, se recomienda escala de 1:500. Terrenos con pendiente transversal menor a 25%, se recomienda escalas de 1:1000 a 1:2000. Radios mínimos en canales.- En el diseño de canales, el cambio brusco de dirección se sustituye por una curva cuyo radio no debe ser muy grande, y debe escogerse un radio mínimo, dado que al trazar curvas con radios MIGUEL GARCIA ANCO TOPOGRAFIA III
  3. 3. mayores al mínimo no significa ningún ahorro de energía, es decir la curva no será hidráulicamente más eficiente, en cambio sí será más costoso al darle una mayor longitud o mayor desarrollo. Para el diseño de la rasante se debe tener en cuenta: La rasante se debe efectuar sobre la base de una copia ozalid del perfil longitudinal del trazo, no se debe trabajar sobre un borrador de él hecho a lápiz y nunca sobre el original. Tener en cuenta los puntos de captación cuando se trate de un canal de riego y los puntos de confluencia si es un dren. La pendiente de la rasante de fondo, debe ser en lo posible igual a la pendiente natural promedio del terreno, cuando esta no es posible debido a fuertes pendientes, se proyectan caídas o saltos de agua. Para definir la rasante del fondo se prueba con diferentes cajas hidráulicas, chequeando siempre si la velocidad obtenida es soportada por el tipo de material donde se construirá el canal. El plano final del perfil longitudinal de un canal, debe presentar como mínimo la siguiente información. Kilometraje Cota de terreno Cota de rasante Pendiente Indicación de las deflexiones del trazo con los elementos de curva Ubicación de las obras de arte Sección o secciones hidráulicas del canal, indicando su kilometraje Tipo de suelo ESTRUCTURAS DE CANAL DE RIEGO En el Canal de riego se sitúan muchas y variadas estructuras, llamadas “obras de arte”, estás son:  Obras de derivación: que como su nombre lo indica, se usa para derivar el agua (utilizando partidores), desde un canal principal a uno secundario, o de este ultimo hacia un canal terciario, o desde este terciario hacia el canal del campo y el cañón de boquera. Generalmente se construye en hormigón, o en mampostería de piedra, están equipados con compuertas, algunos simples, manuales (también denominados Tablachos, otros que pueden llegar a ser sofisticados, p.e manejados por control remoto).  Control de seguridad: Destinados a medir la cantidad de agua que entra en un determinado canal, en base al cual el usuario del agua pagará por el servicio. Existen diversos tipos de secciones de aforo, alguna muy sencillas: constan de una regla graduada que es leída por el operador a intervalos pre establecidos, hasta sistema complejos, asociados con compuertas autorregulables, que registran el caudal en forma continua y lo trasmiten a la central de operaciones computarizadas.  Obras de cruce: del canal de riego con otras infraestructuras existentes en el terreno, pertenecientes o no al sistema de riego. Estas a su vez pueden ser de:   Cruce de canal de riego con un canal de drenaje del mimo sistema de riego.  Cruce de un dren natural, con el canal de riego, a una cota mayor que este ultimo  Cruce de canal de riego con una hondonada, o valle.  Cruce de canal de riego con una vía. MIGUEL GARCIA ANCO TOPOGRAFIA III
  4. 4. ELEMENTOS GEOMETRICOS DE CANAL DE RIEGO Los elementos geométricos son propios de una sección del canal que puede ser definida enteramente por la geometría de la sección y la profundidad del flujo. Estos elementos son muy importantes para los cálculos del escurrimiento  Profundidad del flujo, calado o tirante: la profundidad del flujo(h) es la distancia vertical del punto más bajo de la sección del canal a la superficie libre.  Ancho superior: el ancho superior (T) es el ancho de la sección del canal en la superficie libre.  Área mojada: el área mojada (A) es el área de la sección transversal del flujo normal a la dirección del flujo  Perímetro mojado. El perímetro mojado (P) es la longitud de la línea de la intersección de la superficie mojada del canal con la transversal normal a la dirección del flujo  Radio [[hidráulico. El radio hidráulico (R) es la relación entre mojado y el perímetro mojado, se expresa: R=A/P  Profundidad hidráulica: la profundidad hidráulica (D) es la relación del área mojada con el ancho superior, se expresa: D=A/T  Factor de la sección el factor de la sección (Z), para cálculos de escurrimiento o flujo critico es el producto del área mojada con la raíz cuadrada de la profundidad hidráulica, se expresa como: Z= A.SQRT (D). CLASIFICACION DE LOS CANALES PARA RIEGO MIGUEL GARCIA ANCO TOPOGRAFIA III
  5. 5. Los canales del sistema de distribución de agua para riego se clasifican de la siguiente manera: • Canales principales. • Canales laterales, sublaterales, ramales, subramales y acequias que llevan el agua a los surcos o melgas. • Cauces naturales o arroyos, que en ocasiones se utilizan como parte del sistema de distribución de agua con fines de riego. CANALES PRINCIPALES El canal principal es el que domina toda el área regable y abastece al sistema de canales laterales; conducen el agua de las fuentes de aprovisionamiento ( presas derivadoras o presas de embalse) a las tomas de los canales que se derivan de estos. Generalmente se localiza a lo largo de las curvas de nivel tratando de dominar la mayor superficie posible de tierras. El canal principal debe suministrar por gravedad el agua a todos los puntos de la zona de riego, excepto algunas zonas especiales muy difíciles de regar. El canal principal se desarrollará según una curva de nivel y se mantendrá lo ~s alto posible, con el objeto de poder dominar el área máxima. Canales principales Aspectos técnicos a considerar para los Canales Principales • Localización Los canales deben localizarse de tal manera que con las pendientes disponibles puedan conducir el caudal necesario en condiciones de estabilidad. Las condiciones topográficas determinan las pendientes utilizables y la cantidad de excavación. Los otros detalles se determinan de acuerdo con las condiciones geológicas y algunos dependen del método de operación y mantenimiento. MIGUEL GARCIA ANCO TOPOGRAFIA III
  6. 6. La localización del canal principal deberá hacerse siguiendo aproximadamente una curva de nivel de manera que se domine la mayor superficie posible de tierras. Atendiendo a la topografía, se presentan dos casos generales: Cuando el terreno tiene una topografía plana o ligeramente ondulada. En este caso el canal debe ser localizado de tal manera que el nivel del agua quede por encima del terreno natural. Cuando el terreno presenta una topografía muy accidentada, llegando a ser en algunos casos extremadamente abrupta o en ladera. Acá hay que dar mucha importancia a su seguridad y la superficie del agua deberá quedar debajo del terreno natural. La pendiente debe quedar comprendida entre límites tales que la velocidad del agua no produzca erosiones, ni dé lugar a depósitos de azolves. El trazado preliminar de la ruta del canal se proyecta sobre planos topográficos, suponiendo la pendiente que permita dominar la mayor superficie posible de tierra, cuando en el proyecto se consideren estructuras, debe bajarse la cota del fondo del canal, en una cantidad igual a la pérdida de carga prevista para la estructura. Fijada la ruta general, se localiza el canal en el terreno y se obtiene el perfil de la línea proyectada, una vez que se tenga este perfil se harán los ajustes necesarios para evitar cortes y terraplenes excesivos, tratando siempre de compensar los cortes y terraplenes. Para la escogencia de la ruta del canal debe tenerse presente el radio mínimo de curvatura que ha de usarse. Las pérdidas por curvatura en canales de tierra que llevan agua a bajas velocidades son despreciables. Los factores que tienen mayor influencia en el radio de curvatura son: • Capacidad del canal • Velocidad del flujo • Características del material • Dimensiones de la sección Estos factores varían simultáneamente con las dimensiones; en canales en tierra la clase de material tiene una influencia decisiva. La velocidad tiene poca MIGUEL GARCIA ANCO TOPOGRAFIA III
  7. 7. influencia y la capacidad y dimensiones pueden determinar si se usarán valores máximos o mínimos respecto a los recomendados en los libros de hidráulica. 11 • Capacidad La capacidad del canal principal depende de un gran número de circunstancias y factores que no son fáciles de estimar y que son diferentes para cada problema. Pueden agruparse en: Necesidades de los cultivos (En el área que va ser regada). Pérdidas ( Por infiltración y evaporación) y desperdicios. Método de riego ( Aplicación del agua de riego). Características de las fuentes de abastecimiento. Distribución mensual de la demanda. Cuando no se disponga de la información necesaria conforme a los conceptos enunciados, para una determinación racional de las necesidades de agua para los cultivos, o no se tengan datos de distritos en operación bajo condiciones similares al que va a ponerse en explotación, se recomienda como guía para determinar la cantidad de agua que se suministrará por unidad de superficie para condiciones normales de cultivos, de clima, de suelos y hábitos de riego de los usuarios, coeficientes que sean ampliamente experimentados en los que se tomen en cuenta las pérdidas por conducción en condiciones normales. El estudio de la capacidad, puede determinarse con mayor seguridad comparando con áreas cercanas que tengan cultivos semejantes. MIGUEL GARCIA ANCO TOPOGRAFIA III
  8. 8. • Capacidad en los diversos tramos Para fijar la capacidad del canal principal en sus diversos tramos es necesario hacer previamente la planeación general de la red de distribución. Una vez que se cuente con la planeación general de la red de distribución se procede a organizar un cuadro cuyas columnas se llenan de la siguiente manera: Se marca en la primera columna las tomas que existan en el canal principal, en la segunda columna sus kilometrajes y en la tercera columna el número de lotes servidos por cada una de las tomas. En la cuarta columna se anota el área dominada por cada toma y en la quinta columna el área acumulada empezando por la toma situada en el extremo de aguas abajo del canal principal. Acumulando las áreas dominadas por tramos del canal principal, con origen en la toma inferior y terminando en la del canal principal, se obtiene el dato con el que, bien sea por la aplicación de coeficientes o haciendo uso de la determinación racional de las necesidades de agua para los cultivos, se determina la capacidad necesaria para cada tramo del canal principal limitado por dos tomas consecutivas. Estas capacidades necesarias se anotan en la columna respectiva y con sus datos se forma una gráfica. Como la capacidad necesaria por tramos comprendidos entre dos tomas consecutivas, puede tener variaciones tan pequeñas que no amerite hacer un cambio en las dimensiones del canal, se forma un esquema con las capacidades que se adopten y cuyos datos se anotan en la correspondiente columna. MIGUEL GARCIA ANCO TOPOGRAFIA III

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