UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN AGUSTIN FACULTAD DE INGENIERIA CIVIL
APUNTES DE CLASE
CURSO DE IRRIGACIONES
PROFESOR: ING. JOSÉ PORTOCARRERO HUACO
AREQUIPA–PERÚ 2005
CURSO DE IRRIGACIONES IRRIGACIONES INDICE PAG
1. ASPECTOS GENERALES
1
1.1 IRRIGACIONES EN EL PERÚ
1
1.2 IRRIGACIONES EN LA REGIÓN AREQUIPA
2
2. EL PROYECTO DE IRRIGACIÓN
3
2.1 DEFINICIÓN
3
2.2 CONCEPCIÓN DEL PROYECTO
3
2.3 CRITERIOS BÁSICOS PARA LA FORMULACIÓN DE UN
PROYECTO DE IRRIGACIÓN 3. ESPECIALIDADES
4.3.1
4
3.1 HIDROLOGÍA
4
3.2 EDAFOLOGÍA
5
3.3 TOPOGRAFÍA Y CARTOGRAFÍA
5
3.4 GEOLOGÍA
5
3.5 AGROLOGÍA
6
3.6 IN INGENIERÍA DEL PROYECTO
6
3.6.1 PLANTEAMIENTOS HIDRÁULICOS
6
3.6.2 SIMULACIÓN HIDRÁULICA
6
3.6.3 DISEÑOS
6
3.7 INGENIERÍA DE COSTOS
6
3.8 EVALUACIÓN ECONÓMICO-FINANCIERA DEL PROYECTO
7
3.9 IMPACTO AMBIENTAL
7
4. INFRAESTRUCTURA HIDRÁULICA
4.1
3
7
INFRAESTRUCTURA HIDRÁULICA MAYOR
7
4.2 INFRAESTR INFRAESTRUCTUR UCTURA A HIDRÁULICA HIDRÁULICA MENOR
8
4.3 DISEÑO DE CANALES
9
DISEÑO HIDRÁULICO DE CANALES
9
4.3.2 DISEÑO ESTRUCTURAL DE CANALES 5. FORMULACIÓN TEÓRICA DE UN PROYECTO DE IRRIGACIÓN 5.1
DEFINICIÓN DEL MARCO LÓGICO
9 10 10
5.2 UTILIDAD DEL MARCO LÓGICO
10
5.3 ELABORACIÓN DEL MARCO LÓGICO
10
5.4 ESTRUCTURA DEL MARCO LÓGICO
11
6. BIBLIOGRAFÍA
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7. ANEXOS
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1
CURSO DE IRRIGACIONES
4. ASPECTOS GENERALES 4.1 IRRIGACIONES EN EL PERÚ En el Perú antiguo, la agricultura era la actividad principal de la población. Con escasa y poca tierra, su alimentación por mucho tiempo estaba reducida a la papa, la quinua y la cañigua. Nadie sabe como apareció el maíz, solo era sembrado en zonas templadas, exigiendo riego artificial, de abonos y labores agrícolas. Era muy utilizado en forma muy variada, sobre todo para bebidas, como la chicha que se ofrecía al Dios Sol Se le considera como el pionero de la Ingeniería Hidráulica , al Ingeniero Charles W. Sutton. Desde el Gobierno de Augusto B. Leguía, por el año de 1 924; se inician muchas irrigaciones en el Perú, tales como:
-
La Irrigación en el Valle de El Impartal, con los recursos hídricos del río Cañete.
-
La Derivación de las agua de la Laguna de Choclococha, en la región Ayacucho,
hacia el Valle de Ica.
-
La irrigación Chira-Piura, que comprende la derivación integral del río Quiroz hacia la cuenca del río Piura, para fines de desarrollo agrícola. Dentro de los objetivos, se tiene la incorporación de 45 000 ha de nuevas tierras y el mejoramiento de riego de 31 000 ha. La infraestructura hidráulica mayor está conformada por un sistema de dos represas: la represa de San Lorenzo, con un capacidad de 258 MMC y la represa de Poechos, con capacidad de 900 MMC.
-
El Proyecto Especial Jequetepeque-Zaña, en el valle de Jequetepeque. Considera la incorporación de 6 700 ha de nuevas tierras y el mejoramiento de riego de 36 000 ha.
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Dentro de la infraestructura mayor, se tiene la represa de Gallito Ciego con una capacidad de 400 MMC
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La Irrigación Maje-Siguas, considera la incorporación de 23 000 ha de nuevas tierras en las pampas de Majes y 42 000 ha de nuevas tierras en las pampas de Siguas. Utiliza las aguas de trasvase de las cuencas del río Colca y del Apurimac. Dentro de su infraestructura hidráulica, se tiene la represa de Condoroma, con una capacidad de 285 MMC y la de Angostura, con una capacidad de 1 140 MMC, la bocatoma de Tuti y para la aducción Colca-Siguas 88,19 km de túneles y 12,80 km de canales, para un caudal de 34 m3/s.
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Proyecto Especial Chavimochic, para la incorporación de 108 006 ha de nuevas tierras y el mejoramiento de riego de 95 809 ha, en los valles de Chao-Virú-MocheChicama. Utiliza las agua del río Santa para un caudal de diseño de 85 m3/s.
-
Proyecto Especial Chinecas, para la incorporación de 45 000 ha de nuevas tierras. Utiliza las aguas del río Santa.
4.2 IRRIGACIONES EN LA REGIÓN AREQUIPA En la Región Arequipa, existen irrigaciones de menor cuantía, tales como: -
La Irrigación El Cural
-
Irrigación La Joya
-
Irrigación San Camilo
-
Irrigación del Río Arma, en Condesuyos
-
La Irrigación Andagua-Soporo
-
La Campiña de Arequipa, etc.
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5. EL PROYECTO DE IRRIGACIÓN 5.1 DEFINICIÓN Una IRRIGACIÓN, constituye un proyecto de aprovechamiento hidráulico para fines de desarrollo agrícola o fines de riego; por lo tanto, los recursos básicos e indispensables que dan origen al PROYECTO, son el binomio AGUA-SUELO. La VIABILIDAD de un proyecto de irrigación, se sustenta en la disponibilidad de los recursos agua-suelo, para ello es importante los estudios que permitan identificar y evaluar la existencia y disponibilidad de ambos recursos. Así mismo, será necesario la evaluación económica y social del proyecto, donde los indicadores económicos como el VAN y el TIR Social lo califiquen como rentable en términos sociales. Además, se tendrá en cuenta el análisis de sensibilidad para diferentes parámetros (como el costo de inversión y los beneficios esperados con la ejecución del proyecto), el estudio y evaluación del impacto ambiental y la sostenibilidad del mismo. 2.2 CONCEPCIÓN DEL PROYECTO En la formulación de un proyecto de irrigación, existen dos fases bien definidas: la primera, relacionada a la concepción del proyecto y la segunda, al desarrollo del mismo. La concepción de una IRRIGACIÓN, es la parte creativa dentro de la formulación del proyecto, donde el profesional especialista aporta con sus ideas, su conocimiento y experiencia profesional. En esta fase, se realizan los estudios del recurso AGUA: evaluación de las diferentes alternativas seleccionadas en función de las fuentes de agua existentes, de la oferta hídrica, la demanda de agua, el balance hídrico, etc. y el recurso SUELO, para luego definir el esquema hidráulico del aprovechamiento. 2.3 CRITERIOS BÁSICOS PARA LA FORMULACIÓN DE UN PROYECTO DE IRRIGACIÓN
-
Como premisa básica se procederá a efectuar el estudio de impacto ambiental en el área de influencia del proyecto, orientado a determinar los efectos positivos y negativos en los medios físicos, biológico, biótico, atmosférico y socioeconómico, cuyas conclusiones deben ser determinantes para declarar la VIABILIDAD del
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mismo.
-
Estudio de las fuentes de agua.- En la naturaleza existen dos tipos de fuentes de agua: aguas superficiales y aguas subterráneas. Las primeras las constituyen los ríos, los lagos, los mares, los nevados, etc. y, las segundas, los acuíferos, los cuales se encuentran a grandes profundidades de la superficie terrestre.
-
Estudio de la oferta hídrica.- Todo proyecto de irrigación deberá acreditar la disponibilidad de agua para uso consuntivo (riego) y no consuntivo (uso poblacional, uso agro-industrial, uso turístico, caudal ecológico, derecho de terceros, etc.), para lo cual se requiere del estudio hidrológico del río traducido en caudales medios mensuales, con una persistencia mínima del 75 %.
-
Estudio de la demanda de agua.- El proyecto deberá presentar un análisis de la demanda de agua para uso consuntivo a partir de la cédula de cultivos y uso no consuntivo (uso poblacional, uso agroindustrial, uso turístico, caudal ecológico, derecho de terceros, etc.) teniendo en cuenta los factores climatológicos, agronómicos, eficiencia de riego, período vegetativo; requerimiento que dependerá del tamaño del proyecto. Conocida la demanda de agua se tramitará ante la autoridad competente la reserva de agua correspondiente (dotación de agua).
-
Balance hídrico.- Mediante la comparación entre la oferta hídrica y la demanda de agua del proyecto, incluido el caudal ecológico y los derechos de terceros, será posible determinar si existe suficiente disponibilidad del recurso hídrico o déficit del mismo. De presentarse cualquiera de los casos, nos permitirá definir el esquema hidráulico del proyecto.
-
Formulación del esquema hidráulico.- Comprende la infraestructura hidráulica mayor y menor y, el estudio de vulnerabilidad frente a los fenómenos naturales de origen endógeno y exógeno (sismicidad, hidrológicos, geológicos, geotécnicos, etc.)
3. ESPECIALIDADES Por la complejidad y carácter multidisciplinario de un proyecto de irrigación, se hace necesaria la participación de las siguientes especialidades.
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3.1 HIDROLOGÍA Comprende básicamente: - Identificación y evaluación de las fuentes de agua disponibles para el proyecto, que
pueden ser aguas superficiales o aguas subterráneas. - Para las aguas superficiales, se requiere el estudio hidrológico de la cuenca
respectiva - Para las aguas subterráneas, se requiere el estudio hidrogeológico - Evaluación de la calidad del agua a ser utilizada. - Determinación del caudal aprovechable de la fuente de agua seleccionada. - Determinación de los caudales medios mensuales, con una persistencia mínima del
75%, correspondiente a la oferta hídrica, condición exigida por las entidades internacionales de financiamiento de proyectos de inversión. - Determinación del caudal máximo de diseño, teniendo en cuenta los factores
referidos al riesgo de falla y a la vida esperada de cada una de las estructuras que conformen el aprovechamiento hidráulico. 3.2 EDAFOLOGÍA - Es importante la realización del estudio edafológico del área irrigable, a fin de
establecer las aptitudes de los suelos para el desarrollo agrícola y, luego formular sobre la base de los resultados, la cédula de cultivos representativa. El estudio comprende:
-
Clasificación de los suelos del área irrigable del proyecto.
-
Descripción de los tipos y fases de suelos.
-
Problemas especiales, salinidad, pedregosidad, erosión, drenaje y topografía.
3.3 TOPOGRAFÍA Y CARTOGRAFÍA Recopilación y adquisición de las hojas de la Carta Nacional e Imágenes Satelitales para la formación del mosaico correspondiente al área del proyecto. Verificaciones en campo de los aspectos topográficos y geológicos más importantes,
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mediante la utilización de un GPS y una estación total.
3.4 GEOLOGÍA Comprende los siguientes aspectos: -
Geología Regional
-
Geología local del área del proyecto.
-
Geomorfología.
-
Geología de las áreas de las principales estructuras.
-
Hidrogeología.
3.9 AGROLOGÍA CEDULA DE CULTIVOS y DEMANDA DE AGUA -
El especialista propondrá los cultivos a ser utilizados en la irrigación de acuerdo con los resultados del estudio edafológico (estudios de suelos)
-
Se determinará la demanda de agua en función al tamaño del proyecto, compatibilizando módulos de riego correspondientes a sistemas de riego tecnificado, para lo cual se tendrá en cuenta los resultados del estudio edafológico.
BALANCE HIDRICO -
Se efectuará el balance hídrico entre la oferta y la demanda de agua, teniendo en cuenta los derechos de terceros vigentes según ley y el caudal ecológico. La demanda de agua comprende el uso consuntivo según la cédulas de cultivos y otros usos (uso poblacional, agroindustrial, turístico, etc.). En esta etapa se define el caudal de diseño para la irrigación, considerando las pérdidas de agua tanto de carácter endógeno como exógeno.
3.10 INGENIERÍA DEL PROYECTO (INGENIERÍA HIDRÁULICA) 3.10.1 PLANTEAMIENTOS HIDRÁULICOS
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-
Según el balance hídrico de la cuenca en estudio, se identificará la existencia de una o más alternativas técnicas factibles del aprovechamiento hidráulico.
-
Elección de la mejor alternativa, previa evaluación de cada uno de los planteamientos.
3.10.2 SIMULACIÓN HIDRÁULICA
-
Estudio mediante modelos matemáticos
-
Estudio en laboratorio, mediante modelos hidráulicos a escala reducida 3.10.3 DISEÑOS
-
Parámetros de diseño (caudal de diseño)
-
Diseño hidráulico
-
Diseño estructural
-
Memoria y especificaciones técnicas.
-
Elaboración de planos. 3.11 INGENIERÍA DE COSTOS
-
Estimación de los costos de inversión.
-
Estimación de los costos de desarrollo.
-
Gastos anuales de operación y mantenimiento.
-
Cronograma de inversión.
3.12 EVALUACIÓN ECONÓMICO-FINANCIERA DEL PROYECTO
-
Costos de inversión.
-
Beneficios directos, indirectos e intangibles.
-
Análisis de los indicadores económicos.
-
Análisis de los indicadores financieros.
-
Análisis de sensibilidad.
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3.13 IMPACTO AMBIENTAL - Identificación del proyecto - Efectos ambientales positivos - Efectos ambientales negativos - Plan de mitigación 4. INFRAESTRUCTURA HIDRÁULICA
Comprende:
-
La infraestructura hidráulica mayor y
-
La infraestructura hidráulica menor
4.3
INFRAESTRUCTURA HIDRÁULICA MAYOR Obras de Regulación.- De acuerdo al balance hídrico entre la oferta y la demanda de agua del proyecto, se evaluará la necesidad de considerar dentro del esquema general del aprovechamiento hidráulico, obras de regulación, cuyo emplazamiento será definido luego de un estudio consistente, obras que permitirán garantizar los caudales requeridos para el proyecto. Obras de Captación.- La ubicación del punto de captación, se obtiene mediante una nivelación, desde la cabecera de las áreas por irrigar, hasta interceptar con el cauce del río, siguiendo una línea de gradiente en sentido inverso al flujo, de modo que nos garantice para la irrigación, una conducción que funcione hidráulicamente por gravedad . Obres de Conducción.- Conformado por conductos abiertos o cerrados (canales, túneles, tuberías), provistos de un aliviadero al inicio de la conducción, para el control de las aguas de demasía y de un desarenador, para el control del material sólido en suspensión. Permitirán hacer llegar el agua desde la bocatoma hasta la cabecera de las áreas por irrigar .
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Obras de Arte.- Según la topografía y geomorfología de la zona, será necesario proyectar obras que permitan salvar los obstáculos naturales que se presenten a lo largo de la conducción, como quebradas, desniveles, etc.
4.4 INFRAESTRUCTURA HIDRÁULICA MENOR Dentro de las obras de infraestructura menor de riego, se tiene:
-
Riego por Inundación.- Comprende el canal principal o canal madre, canales laterales, canales secundarios, tomas, medidores de caudal tipo Parshall, partidores automáticos, compuertas, etc., estructuras que son proyectadas dentro de las áreas por irrigar.
-
Riego Tecnificado.- Se tendrá en cuenta los diferentes sistemas de riego tecnificado existentes, tales como riego por aspersión, riego por goteo, riego por exudación, etc. De manera general, un sistema de riego tecnificado está conformado básicamente de los siguientes elementos: a) Cámara de carga, llamado también vaso regulador b) Tubería de aducción, que une el vaso regulador con la red c) Red de distribución, la cual permite hacer que llegue el agua dentro de la parcela.
4.3 DISEÑO DE CANALES Los canales son conductos abiertos en los cuales el agua circula por la acción de la fuerza de la gravedad y sin ninguna presión, dado que la superficie libre del líquido está en contacto con la atmósfera. 4.3.2
DISEÑO HIDRÁULICO DE CANALES
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El diseño hidráulico de canales, está basado en las tres leyes fundamentales de la hidráulica; es decir, las ecuaciones de continuidad, las ecuaciones de la conservación de la energía y las ecuaciones de la cantidad de movimiento, complementadas con las ecuaciones de vertederos y orificios, según el caso. En general, para el diseño de canales, se aplica el concepto de la máxima eficiencia hidráulica y el concepto de la energía específica. El primer criterio se refiere a que para el mismo caudal, pendiente y calidad de paredes se tiene una sección transversal de área mínima, y el segundo criterio se refiere a las condiciones de diseño sobre la energía específica; las cuales señalan que la energía específica del flujo en cualquier sección del canal, debe ser igual o mayor que 1,5 veces la energía específica correspondiente a las condiciones críticas del mismo. 4.3.2 DISEÑO ESTRUCTURAL DE CANALES El diseño estructural de canales, se sustenta en las características geotécnicas y la capacidad portante del terreno donde se emplaza el canal. Para tal efecto se tiene en cuenta la interacción entre el suelo y el canal, y las condiciones de trabajo de cada uno de los elementos que conforman la sección transversal del mismo, para la cuantificación de todos los esfuerzos que actúan en cada uno de ellos, originados por las cargas hidrostáticas, las subpresiones, empujes de tierra, etc. según el caso. Según normas, por tratarse de
estructuras hidráulicas, el concreto utilizado en el
revestimiento de canales, tendrá una resistencia a la compresión de f’c = 245 kg/cm2 y una resistencia a la abrasión no mayor del 40 %, referida al porcentaje de desgaste del agregado grueso obtenida en laboratorio mediante la Prueba de los Ángeles.
6. FORMULACIÓN TEÓRICA DE UN PROYECTO DE IRRIGACIÓN
6.1
DEFINICIÓN DEL MARCO LÓGICO
El marco lógico, es una forma de presentación de los proyectos de irrigación. Se trata de un resumen ejecutivo del proyecto bajo la forma de un cuadro de dos entradas, tipo matriz.
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Debido a la gran envergadura de los proyectos de riego, se recomienda elaborar una matriz de marco lógico para cada alternativa de solución planteada. En el marco lógico se verifica la consistencia interna del proyecto, reconociendo las relaciones de causa-efecto y medios-fines entre los niveles del mismo.
5.2 UTILIDAD DEL MARCO LÓGICO - Ayuda a entender con claridad la naturaleza del problema que se pretende resolver y sus posibles soluciones. - Plantea claramente los objetivos y medición de los logros de dichos objetivos. Identifica explícitamente potenciales problemas. - Facilita la coordinación entre las partes interesadas en el proyecto Sienta las bases para el monitoreo y evaluación del proyecto ejecutado. 5.3 ELABORACIÓN DEL MARCO LÓGICO Para la elaboración del marco lógico, se requiere:
-
Tener una idea clara del proyecto: qué?, cómo? y con qué?
-
Comprender los conceptos básicos del marco lógico
-
Utilizar bien la secuencia de elaboración
-
En el desarrollo de la matriz, se pueden descartar algunas alternativas de solución que se considere difíciles de implementar.
5.4 ESTRUCTURA DEL MARCO LÓGICO La estructura del marco lógico, está conformada de Filas y Columnas: FILAS
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Comprende: 1.- Impacto social del proyecto en un mediano plazo, último nivel del árbol de medios y fines (general para todas las alternativas). 2.- Cambio que generará el proyecto o el objetivo central a su término. El propósito del proyecto debe ser único (general para todas las alternativas). 3.- Líneas de acción del proyecto o medios fundamentales (específico para cada alternativa). 4.- Acciones que permiten el logro de los medios fundamentales (específico para cada alternativa). COLUMNAS Comprende: 1.- Relaciona los objetivos con cada fila: fin, propósito, productos y actividades, respectivamente. 2.- Indicadores de verificación del cumplimiento de los objetivos propuestos en la primera columna. 3.- Fuentes de información necesarias para la construcción de los indicadores propuestos en la segunda columna. 4.- Supuestos fuera de control del proyecto, de los cuales depende el éxito de los propuesto en la primera columna. 6. BIBLIOGRAFÍA -
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-
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13
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7. ANEXOS
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por lo tanto, los recursos básicos e indispensables que dan origen al PROYECTO, son el binomio AGUA-SUELO. La VIABILIDAD de un proyecto de irrigación, se sustenta en la disponibilidad de los recursos básicos e indispensables que dan origen al PROYECTO, el binomio AGUASUELO. Para ello es importante los estudios que permitan identificar y evaluar la existencia y disponibilidad de ambos recursos. Así mismo, será necesario un estudio detallado de la topográfica y la geología dentro del área del proyecto para los trazos y ubicación de las obras que forman parte del esquema general del aprovechamiento hidráulico. En caso de no disponerse de uno de los recursos agua-suelo, se declara al proyecto INVIABLE.
