Diseño de La Gestion de Agua en Embalses

UNIVERSIDAD MAYOR DE SAN SIMON DIRECCIÓN DE POSTGRADO FACULTAD DE CIENCIAS Y TECNOLOGÍA T ECNOLOGÍA DIRECCIÓN DE POSTGRADO FACULTAD DE CIENCIAS AGRÍCOLAS Y PECUARIAS P ECUARIAS “Martín Cárdenas” PROGRAMA DE POSTGRADO GESTION INTEGRAL DE RECURSOS HÍDRICOS

Fotos: Centro AGUA

Cochabamba, 10 al 21 de Noviembre de 2003

LH-UMSS Av. Petrolera, Km. 4.2 Casilla 6760 – Torres Sofer Tel./Fax: (591) - 4 – 4217370 e-mail: [email protected] [email protected]

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Diseño de la Gestión de agua de Embalses

INDICE Datos generales...................................................................................................................4 Programa.............................................................................................................................5 1. Aspectos generales del embalsamiento de agua.............................................................6 1.1. Presas, embalsamiento y gestión de agua................................................................6 1.2. Discusión internacional internacional sobre la conveniencia conveniencia de presas grandes ............. .................... ............. ......77 2. Características de presas.................................................................................................9 2.1. Clasificación de presas ................................................. ............................................................................................ ........................................... 9 2.1.1. Presas de relleno...............................................................................................9 2.1.2. Presas de hormigón.........................................................................................10 2.2. Factores incidentes en la selección de tipo de presa..............................................10 2.2.1. Geología de la fundación................................................................................10 2.2.2. Topografía ..................................................... ...................................................................................................... ................................................. 11 2.2.3. Disponibilidad Disponibilidad de material para la la construcción ............................................ 11 2.2.4. Otros aspectos.................................................................................................12 2.2.5. Conclusiones para la selección de tipo de presa.............................................12 2.3. Presas de tierra.......................................................................................................13 2.3.1. Clasificación...................................................................................................13 2.3.2. Componentes de una presa de tierra...............................................................13 2.3.3. Materiales de construcción.............................................................................14 2.3.4. Criterios de estabilidad...................................................................................14 2.3.5. Detalles constructivos.....................................................................................16 2.3.6. Cuidados durante la operación ............................................ ....................................................................... ........................... 16 2.4. Presas de gravedad .............................................. ................................................................................................ .................................................. 17 2.4.1. Características generales.................................................................................17 2.4.2. Característic Características as del hormigón hormigón empleado en presas de gravedad .............. .....................19 .......19 2.4.3. Estabilidad y seguridad...................................................................................19 2.4.4. Operación, control y monitoreo......................................................................19 2.4.5. Información general del RCC.........................................................................20 2.5. Vertedero de excedencias......................................................................................20 2.5.1. Objetivo del vertedero de excedencias...........................................................20 2.5.2. Tipos de vertedero de excedencias.................................................................20 2.5.3. Dimensionamiento..........................................................................................21 2.6. Obra de toma ................................................. ........................................................................................................ ......................................................... 23 2.6.1. Capacidad de la toma......................................................................................24 2.6.2. Tipos de tomas................................................................................................24 2.6.3. Componentes de una obra de toma.................................................................25 2.6.4. Localización de las tomas...............................................................................25 2.7. Descarga de fondo ....................................................... ................................................................................................. .......................................... 26

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3. Datos técnicos de las presas relevantes para la gestión................................................28 3.1. Relaciones altura - volumen y altura - espejo........................................................28 3.2. Capacidad de descarga de la compuerta compuerta / válvula de la toma ............................... 29 3.3. Escala limnimétrica para control de nivel de agua................................................30 3.4. Medidor de caudal a la salida del embalse ................................................ ............................................................ ............ 31 3.5. Otros datos necesarios ................................................... ........................................................................................... ........................................ 32 4. Embalsamiento y regulación de agua...........................................................................33 4.1. Formas de alimentación del embalse.....................................................................33 4.2. Tipos de regulación ............................................. ............................................................................................... .................................................. 33 4.2.1. Embalsamiento único ............................................... ..................................................................................... ...................................... 34 4.2.2. Regulación......................................................................................................34 5. El diseño de la gestión como proceso colectivo...........................................................35 5.1. El proceso de diseño de la gestión.........................................................................35 5.2. Objetivos de la participación de usuarios en el diseño colectivo .......................... 37 5.3. Concordancia con los requerimientos y deseos de los usuarios............................38 5.4. Compatibilidad con las capacidades de gestión de los usuarios............................38 5.4.1. Compatibilidad y compatibilizar ................................................ .................................................................... .................... 38 5.4.2. Lecciones sobre las capacidades de gestión en los Andes..............................39 6. Diseño de la gestión de agua de embalses....................................................................41 6.1. Condiciones de escasez ....................................................... ......................................................................................... .................................. 41 6.2. Principios básicos para la gestión de agua de embalses........................................42 6.2.1. Derechos de agua............................................................................................42 6.2.2. Cupos productivos y derechos nuevos .................................................. ........................................................... ......... 43 6.2.3. Sencillez y transparencia .................................................. ................................................................................ .............................. 44 6.3. Características de la agricultura regada.................................................................44 6.3.1. Calendario de aplicaciones.............................................................................44 6.3.2. Planificación para un patrón de cultivos ............................................ ........................................................ ............ 45 6.3.3. Planificación para campañas enteras..............................................................46 6.4. Características de la gestión en la zona de riego ................................................... 46 6.4.1. Presencia de otras aguas ................................................... ................................................................................. .............................. 46 6.4.2. Existencia de sectores / grupos territoriales ................................................... 47 6.4.3. Preferencias en cuanto a la distribución ............................................... ......................................................... .......... 48 6.4.4. Capacidad de la infraestructura hidráulica ............................................ ..................................................... ......... 48 6.5. Propuesta de entrega de agua.................................................................................48 6.5.1. La entrega a nivel del sistema y reparto entre sectores .................................. 49 6.5.2. La entrega de agua dentro de los sectores .................................................... ........................................................ 50 6.6. Ejemplos................................................................................................................51 6.6.1. Sacaba.............................................................................................................51 6.6.2. Incahuasi.........................................................................................................51 6.6.3. Comarapa........................................................................................................51 6.7. Turnos de riego y esquema de largadas.................................................................52 6.8. Plan de operación de la presa ................................................... ................................................................................ ............................. 52 6.9. Comparación con la gestión campesina de embalses............................................53 2


7. Actividades de operación relacionadas con el embalse................................................55 7.1. Vigilancia en la época de llenado..........................................................................55 7.2. Operación de la presa para la distribución.............................................................57 7.2.1. Actividades en la operación de la presa..........................................................57 7.2.2. Control de volumen de agua en el embalse .................................................... 60 7.3. Actividades operativas en la zona de riego ........................................................... 61 8. Mantenimiento de presas y estructuras complementarias ............................................ 62 8.1. Objetivo del mantenimiento .................................................................................. 62 8.2. Tipos de mantenimiento ........................................................................................ 62 8.3. Plan de Mantenimiento..........................................................................................63 8.4. Actividades de mantenimiento .............................................................................. 63 8.4.1. Presas de tierra................................................................................................63 8.4.2. Otros tipos de presas.......................................................................................64 8.4.3. Canales de aducción ....................................................................................... 64 8.5. Requerimientos para la implementación de un Plan de Mantenimiento ............... 65 9. Organización de los sistemas de embalses ................................................................... 66 9.1. Organización en general........................................................................................66 9.2. Tareas y cargos......................................................................................................67 9.3. Sanciones...............................................................................................................68 9.4. Costos y recaudación de fondos ............................................................................ 68 10. Temas especiales en el diseño de la gestión...............................................................70 10.1. Incertidumbre del llenado....................................................................................70 10.2. Reordenamiento de la gestión existente .............................................................. 70 10.3. Problemas relacionados con el área de inundación y nivel de agua....................72 10.3.1. Indemnización de bienes inmuebles en el área inundada.............................72 10.3.2. Conflictos en cuanto al nivel del agua..........................................................73 Bibliografía.......................................................................................................................74

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Datos generales

Nombre de la materia: Elaboración Docentes Cooperador Cooperación

Diseño de la Gestión de agua de embalses Consultora Boliviana Beccar Bottega (C3B) Paul Hoogendam Ángel Rejas Hugo Díaz GFA Terra Systems Programa de Desarrollo Alternativo Sacaba Proyecto de Riego Comarapa, Saipina y San Rafael

Reconocimiento: El contenido y material para este curso fueron desarrollados a partir de experiencias de diseño de la gestión de agua de embalses en proyectos de riego recientemente ejecutados en Bolivia (Comarapa, Sacaba, Incahuasi). La consultora alemana GFA Terra Systems fue responsable para el desarrollo de los conceptos y prácticas introducidos. Agradecemos su gentileza por permitirnos utilizar ‘las lecciones’ aprendidas en este curso. Las actividades de la GFA Terra Systems fueron financiadas por el Kreditanstalt für Wiederaufbau y las res pectivas Prefecturas a cargo de la ejecución de los proyectos mencionados.

PrefecturadelD epartam ento Cochabam ba- B olivia

Prefectura delDepartam ento Santa Cruz - B olivia

PrefecturadelD epartam ento Chuquisaca -B olivia

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Programa Lunes 10.11 T: Introducción general; T: Características de presas: tipos de presas, componentes de presas. T: Embalsamiento y regulación de agua: tipos de embalsamiento, formas de distri bución de agua.

Martes 11.11 Miércoles 12.11 T: Diseño colectivo de la T: Pasos en el diseño de la gestión de embalses gestión de embalses: T: Pasos en el diseño de la * Esquema de distribución. gestión de embalses: * Plan de operación de la * Principios básicos de la presa. gestión de embalses: dereT: Operación del embalse chos de agua, cupos produc- sobre la base de la gestión tivos. definida; actividades de ope* Características de la gesración, optimización de la tión en la zona de riego. operación * Propuestas de entrega. PH / AR / PH PH AR P: Revisar diseños de presas Ejemplos de diseño de la P: Elaborar esquema de disy elaborar curvas altura – gestión: tribución y plan de operación volumen – área de inunda* Sacaba de embalse: propuesta de ción * Incahuasi entrega (hilos, caudales), * Comarapa esquema de distribución (calendario), plan de operación (apertura / cierre de la compuerta). AR AR AR Lunes 17.11 Martes 18.11 Miércoles 19.11 P: Visita Comarapa P: Continua visita Comarapa P: Visita Sacaba Explicación de hidrología del Visita de las obras embalse, zonas de riego, derechos de agua, cupos productivos, hilos paralel os, caudales de operación. AR / PH AR AR

Jueves 13.11 P: Continua práctica

Viernes 14.11 T: Organización de sistemas de embalses T: Mantenimiento de presas

AR T: Temas especiales * Reordenamiento de gestión existente. * Estrategias para manejar inseguridad: llenado incompleto. * Estrategias en cuanto a los aportes de beneficiarios. PH Jueves 20.11 P:Continua visita Sacaba Entrevistas con dirigentes de los sistemas de embalse

AR P: Elaborar Hoja electrónica de control de largadas. Aplicar a datos reales. P: Elaborar presupuesto de mantenimiento

AR Viernes 21.11 P: Elaboración de Informe basado en preguntas guía Ex: Examen final

AR

AR

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1. Aspectos generales del embalsamiento de agua

1.1. Presas, embalsamiento y gestión de agua •

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Una presa es una obra hidráulica que permite, generalmente a través de la creación de una capacidad de embalsamiento, un manejo controlado de agua para satisfacer diferentes requerimientos como: ~ Dotación de agua en épocas determinadas (riego, agua potable). ~ Generación de energía eléctrica. ~ Protección contra crecidas. ~ Retención de sedimentos. ~ Recarga de fuentes subterráneas. ~ Navegación. ~ Recreación. Entre las principales razones para construir presas en la zona Andina, se encuentran: ~ Las características de la ‘oferta natural del agua’ limitan las posibilidades de su aprovechamiento. ~ La población crece y con ella sus demandas de agua. ~ La creciente demanda de productos agrícolas regadas precisa un suministro de agua más seguro y mejor distribuido. ~ Cada año se pierde 1% de la capacidad de los embalses por sedimentos. La gestión de los embalses generados mediante la construcción de presas concierne ‘todas las actividades relacionadas con el aprovechamiento del agua del embalse en el tiempo y espacio, incluyendo la planificación y toma de decisiones, la distribución física del agua, la operación y el mantenimiento de la infraestructura, más la organización necesaria para efectuarlas’. Las características de la gestión del embalse dependen de los objetivos de uso y aprovechamiento de sus aguas. La combinación de objetivos puede generar intereses conflictivos en cuanto al manejo del agua. Ejemplos: ~ Los fines recreativos y de crianza de peces requieren que se mantenga un cierto volumen de agua en el embalse, mientras que en caso de riego o agua potable se prefiere usar toda el agua acumulada. ~ Para agua potable o hidroelectricidad se requiere largar caudales más o menos constantes en el tiempo, mientras que para el riego pueden requerirse largadas interrum pidas (con caudales mayores).

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1.2. Discusión internacional sobre la conveniencia de presas grandes •

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La construcción de presas y el embalsamiento de agua pueden tener algunas desventa jas, principalmente en los aspectos medioambientales y sociales: ~ Toda construcción de infraestructura tiene efectos negativos para el medio ambiente. En cada caso hay que estudiar la relación entre efectos positivos y negativos antes de decidir a favor de la construcción de una presa. ~ Muchas presas han generado problemas sociales, por ejemplo por la necesidad de reubicar gente afectada por la inundación del vaso. A raíz de los comprobados impactos negativos de algunas presas grandes en el mundo, existe un debate internacional extenso sobre la conveniencia de la construcción de presas grandes (son presas con una altura mayor de 15 metros o un embalse mayor de 3 millones de m3; hay más de 47.000 presas grandes en el mundo). En el Documento de la Comisión Mundial de Represas (CMR) publicado en 2000, aparte de los evidentes beneficios de las presas grandes, se resumen como sus principales problemas: ~ Problemas técnicos y económicos; En general, no se logran las metas productivas y económicas, hay retrasos en la construcción, problemas de colmatación, subestimación de los esfuerzos necesarios para mantenimiento, degradación de tierras regadas. ~ Problemas sociales; Desplazamiento de población, falta de indemnización o reasentamiento, pérdida de medios de subsistencia aguas abajo. ~ Problemas ambientales; Pérdida de especies y ecosistemas, pérdida de biodiversidad acuática, impactos acumulativos en caudal y calidad de agua a lo largo de un río con varios embalses. Existe éxito parcial en la aplicación de medidas de mitigación (por ejemplo descargas ecológicas). Sobre la base de sus investigaciones, la CMR concluye que: ~ “Las presas grandes han contribuido de modo importante y significativo al desarrollo humano (...). ~ En demasiados casos, para obtener los beneficios se ha pagado un precio inacepta ble y frecuentemente innecesario, especialmente en términos sociales y ambientales (...). ~ Comparativamente con otras alternativas, la falta de equidad en la distribución de los beneficios ha puesto en tela de juicio el valor de muchas presas (...). ~ Al incluir en la discusión a todos aquellos cuyos derechos están implicados y que corren riesgos asociados con las diferentes opciones para el desarrollo de los recursos de agua y energía se crean las condiciones para una resolución positiva de los conflictos entre intereses contrapuestos. ~ Llegando a resultados negociados se mejorará considerablemente la efectividad para el desarrollo de los proyectos de agua y energía (...)”. 7


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Para ayudar en mejorar la toma de decisiones sobre la pertenencia de encarar un proyecto de presa grande, la CMR recomienda aplicar un enfoque basado en el ‘reconocimiento de los derechos’ y en la ‘evaluación de riesgos’. Elaboró pautas concretas para los procesos de toma de decisiones sobre tales proyectos. En Bolivia existen pocas presas grandes, pero su número va en aumento (se estima en un ritmo de hasta 5 presas grandes por año). Por el momento no se comprobó en qué grado estas presas generan problemas similares a los señalados por la CMR. Por su reducido tamaño, su ubicación en cuencas lejanas y poco pobladas y por las condiciones físicas y hidrológicas, sus impactos negativos parecen más reducidos, pero deben estudiarse para cada caso específico. De igual manera hay que analizar los efectos de presas menores, de las cuales también se construyen entre 5 a 10 por año.

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2. Características de presas

2.1. Clasificación de presas • •

Las presas pueden clasificarse de acuerdo a varios criterios como el tipo de material predominante utilizado en su construcción, la finalidad principal o su altura. La clasificación de empleo común es por el tipo de material predominante en su cuerpo. En este contexto las presas se clasifican en dos grupos : ~ Presas de relleno Presas de tierra Presas de enrocado Presas mixtas (enrocado y tierra) ~ Presas de hormigón Presas de gravedad Presas de gravedad alivianada (contrafuerte) Presas de arco

Espaldones

Enrocado Pantalla

Nucleo

ENROCADO

RELLENO-ZONIFICADA

Tablero

HORMIGON - GRAVEDAD

HORMIGON - A RCO

Contrafuerte

HORMIGON - CONTRAFUERTE

2.1.1. Presas de relleno •

Presas de tierra Son presas en cuya sección predominan materiales como arcilla, limo y grava, colocados y compactados con equipos convencionales de movimiento de tierras. Las fuerzas son soportadas por gravedad. Se adaptan bien a cualquier alineamiento que se requiera darle. 9


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Presas de enrocado Son presas construidas con fragmentos de roca, donde el elemento impermeabilizante es conformado por una pantalla apoyada en el talud aguas arriba o incluida verticalmente en el centro de la presa. Las fuerzas actuantes son soportadas por gravedad. Estas presas se construyen generalmente con ejes rectos. Presas mixtas Excepcionalmente se construyen presas mixtas, que en toda su longitud tienen tramos de diferentes tipos de presa (hormigón-enrocado, tierra-hormigón). El diseño de cada tramo es de acuerdo con el tipo correspondiente, debiendo tenerse especial cuidado en las superficies de contacto entre diferentes tipos.

2.1.2. Presas de hormigón •

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Este tipo de presas puede construirse con los siguientes tipos de hormigón: ~ Hormigón simple o de masa. ~ Hormigón armado. ~ Hormigón compactado con rodillo. ~ Mampostería de piedra con mortero. Por el mecanismo de soporte de las fuerzas, se dividen las presas de hormigón en: Presas de gravedad Son presas construidas con hormigón o mampostería de piedra en las cuales las cargas actuantes sobre ella son soportadas por su peso propio. La estabilidad de la estructura es asegurada con el peso de la presa. Tienen una sección transversal aproximadamente triangular y generalmente su alineamiento es recto. Presas de gravedad alivianada (contrafuerte) Son presas de hormigón en las que las fuerzas actuantes son soportadas mediante dos elementos estructurales: un tablero inclinado soportado por contrafuertes que, a su vez, transmiten las fuerzas a la fundación. Los elementos estructurales básicos pueden sufrir diferentes modificaciones ya sea sustituyendo el tablero recto por segmentos cilíndricos o bien ensanchando notablemente el extremo superior del contrafuerte de forma de unirlos entre sí. Generalmente estas presas tienen un alineamiento recto. Presas de arco Son presas de hormigón que muestran en planta o en perfil un alineamiento curvo con convexidad hacia aguas arriba. En ellas la mayor parte de las fuerzas actuantes son transmitidas mediante el efecto arco a los estribos.

2.2. Factores incidentes en la selección de tipo de presa 2.2.1. Geología de la fundación •

Como guía general puede decirse que: ~ Un sitio de presa cuya fundación está conformada por roca dura, sana, libre de sistemas desfavorables de diaclasas y fallas, puede soportar cualquier tipo de presa. ~ Un sitio de presa con la parte baja del valle de roca de “buena calidad” y estribos de roca meteorizada blanda descarta la posibilidad de una presa en arco. 10


~ La existencia de una falla activa que atraviesa el sitio de presa con posibilidades de desplazamiento o de un sistema de diaclasas desfavorables para la estabilidad de los estribos bajo la acción de los esfuerzos transmitidos descartan las presas de hormigón. ~ Las condiciones de la fundación que se traduzcan en filtraciones excesivas a través de ella, favorecen la alternativa de una presa de tierra, pues su mayor ancho en la base alarga el paso de la filtración y en consecuencia las disminuye. ~ En general, desde el punto de vista geológico, las presas de tierra son las más versátiles por ser menos exigentes. ~ Cualquier tratamiento para mejorar las condiciones de la fundación encarece nota blemente el costo total de la presa y siempre queda la incertidumbre de su efectividad. 2.2.2. Topografía •

Una vez que se compruebe la factibilidad geológica del sitio de presa, la topografía tiene una gran importancia: ~ En presas de tierra y enrocado, la configuración topográfica es rara vez limitante, pues se adaptan fácilmente a cualquier forma. El problema en estos caso se encuentra en la ubicación de las obras hidráulicas complementarias. Pero, si el valle es estrecho y diverge rápidamente hacia aguas arriba y/o abajo, para presas altas el volumen del terraplén puede crecer desproporcionadamente encareciendo la obra. ~ Las presas de gravedad son las más versátiles entre las de hormigón, pues se adaptan a una buena variedad de alturas y anchos de valles ~ La presa de contrafuerte se adapta bien a valles anchos cuando la presa es relativamente baja, pero también pueden ser utilizadas en valles más estrechos. ~ Las presas de arco son adecuadas para valles angostos y con configuración más o menos simétrica. Cuando el valle es relativamente ancho con relación a la altura de la presa el efecto arco tiende a desaparecer. Cuando la relación entre la longitud y la altura de la presa es mayor a 5, la presa en arco deja de ser económica. ~ En general, desde el punto de vista topográfico, las presas de tierra, enrocado y de hormigón gravedad son las más versátiles.

2.2.3. Disponibilidad de material p ara la construcción •

La disponibilidad de materiales de construcción en lugares razonablemente cercanos al sitio de presa es incidente en la selección del tipo de presa. En líneas generales puede indicarse: ~ En presas de tierra, la disponibilidad de materiales tiene la importancia no solo en cuanto a su factibilidad respecto a otros tipos de presa, sino, también en cuanto ala selección de la sección conveniente (proporciones de material grueso y fino). Los suelos deben tener adecuadas características mecánicas (granulometría, limites de Attenberg) ~ En presas de enrocado, la factibilidad de disponer de rocas en cantidad y calidad suficiente es requisito indispensable.

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~ En presas de concreto, la disponibilidad de agregados finos y gruesos en cantidad y calidad suficientes es requisito indispensable. Esta importancia relativa es menor que en el caso de presas de tierra y enrocado. 2.2.4. Otros aspectos •

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Hidrocombinación El emplazamiento de las obras hidráulicas complementarias (toma, vertedero de excedencias, desagüe de fondo, eventuales desvíos) incide en la selección del tipo de presa. En general puede decirse que como las estructuras hidráulicas son de hormigón, las presas de enrocado y tierra no son aptas para contenerlas en su cuerpo, en cambio las presas de hormigón de gravedad sí. Actividad sísmica En general las presas de hormigón se comportan bien ante eventos sísmicos. Las presas tipo arco tienen mejor comportamiento. Las presas de relleno tienen un comportamiento y riesgo aún discutibles (posibilidad de licuefacción). Tecnología (conocimiento, control, materiales y equipos) Las presas de arco requieren de mayor conocimiento y mejor tecnología en materiales y equipos. Las presas de relleno requieren de tecnología sencilla y tienen una ejecución más mecanizada. Las presas de hormigón requieren de mayor control de ejecución. Impacto ambiental En la construcción de las presas se afectarán varias partes del terreno: sitio de construcción obras, bancos de préstamo, inundación de vaso y campamentos. Las presas de relleno requieren un gran movimiento de tierras. Costo Es incidente en todo tipo de presa. El estudio económico correspondiente a la selección del tipo de presa debe hacerse considerando como un conjunto la presa y las obras complementarias necesarias (toma, vertedero de excedencias y desagüe de fondo).

2.2.5. Conclusiones p ara la selección d e tipo de presa •

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Las presas de tierra son la mejor solución cuando existen suficientes materiales de construcción en las cercanías y la fundación esta constituida esencialmente por suelos y no roca. Las presas de tierra son frecuentemente la mejor solución cuando existen suficientes materiales de construcción en las cercanías, la fundación está constituida por rocas y el valle es ancho. En cualquier otra situación, cualquier tipo de presa es factible y todas deben ser consideradas como alternativas.

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2.3. Presas de tierra 2.3.1. Clasificación •

Por la disposición de materiales al interior del cuerpo de la presa pueden ser: ~ Presas homogéneas, cuando el terraplén es conformado por un solo tipo de material de relleno. ~ Presas zonificadas, cuando en el terraplén se dispone más de un tipo de material de relleno.

Terraplen homogeneo (permeabilidad k)

PRESA DE TIERRA - HOMOGENEA

Espaldón k2 > k1

Nucleo k1

Espaldón k2 > k1

PRESA DE TIERRA - ZONIFICADA

2.3.2. Componentes de una presa de tierra •

En la sección típica de una presa de tierra (zonificada) pueden observarse los siguientes elementos: ~ Núcleo: Es el elemento que le da las condiciones de impermeabilidad necesarias a la presa, Normalmente está construido con material arcilloso clasificado con baja permeabilidad. Dependiendo de las características de la fundación puede disponerse de un dentellón para reducir el flujo por debajo la presa. ~ Espaldones Son los componentes que dan estabilidad a la presa; sus taludes dependerán del tipo de material disponible y de las características de la presa (altura). Como referencia se indica que muchas presas tienen el talud aguas arriba con inclinación 1:2 y el de aguas abajo 1:2.5. Los espaldones tienen mucha mayor permeabilidad que el núcleo ~ Filtros Son los elementos que aseguran la adecuada transición entre los diferentes tipos de materiales y granulometrías en el cuerpo de la presa y evitan que los granos del material más fino pasen al material más grueso. Entre dos tipos de materiales en contacto no puede existir una diferencia de permeabilidad mayor a 100; de lo contrario debe considerarse un filtro. ~ Drenes Son los elementos que permiten controlar y evacuar en forma segura las filtraciones normales que ocurren por el cuerpo de la presa. Con su adecuada implementación puede evitarse situaciones de alto riesgo para la seguridad de la presa.

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~ Estructuras complementarias Son las estructuras hidráulicas para poder disponer la salida regulada de las aguas embalsadas. Incluye la obra de toma, vertedero de excedencias y desagüe de fondo. Cuando la presa no es muy alta y no se esperan avenidas mayores, las obras hidráulicas complementarias pueden contenerse en una solas estructura (obra combinada), de lo contrario cada obra estará dispuesta según las condiciones particulares. Eje Filtro Talud aguas abajo (1:2.0)

Corona

Nivel del agua Talud aguas arriba (1:2.5)

Protección Protección Espaldón

Espaldón Nucleo Pie

Dren

Base

Pie

Dentellón Fundación Pantalla

PRESA DE TIERRA - ZONIFICADA

2.3.3. Materiales de construcción •

Características mecánicas importantes de los materiales del terraplén: ~ Granulometría (distribución de granos de distinto diámetro en el material). ~ Peso específico (peso por unidad de volumen). ~ Permeabilidad (capacidad de permitir flujo por su cuerpo). ~ Cohesión (ligación entre los granos; baja en gravas y rocas, alta en arcillas). ~ Ángulo de fricción interna (ángulo máximo de equilibrio estable entre los granos; alto en gravas y rocas, nulo en arcillas).

2.3.4. Criterios de esta bilida d •

Estabilidad de los taludes Centro (FS > 1,50) Radio

ANALISIS DE ESTABILIDAD

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~ La evaluación de la estabilidad se basa en la evaluación del Factor de Seguridad (FS) que básicamente es la relación entre las fuerzas actuantes (favorables y desfavorables) sobre la ‘superficie de falla’ mas crítica en el cuerpo de la presa y en la fundación. Esta evaluación se realiza para la condición menos favorable (descenso rápido, saturación, sismo). ~ Se asume que las fallas ocurren a lo largo de una ‘superficie de falla’ y no en un punto. En presas homogéneas se asume una superficie circular como una simplificación aceptable y se resuelve, por ejemplo, con el 'método del equilibrio límite' de Bishop. En presas zonificadas la simplificación ya no es posible. Mayor precisión puede obtenerse con análisis de elementos finitos. ~ El valor del FS dependerá de las características del material del terraplén, de la fundación y de las condiciones externas (nivel de agua). Se calcula una serie de FS para diferentes centros y radios y se elabora el ‘mapa de FS’ en el cual se determina el menor FS, que debe ser mayor a 1.5. FS =

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Momento

resistente

Momento

actuante

1.50

>

Flujo por el cuerpo de la presa Linea de saturación Lineas de flujo Lineas equipotenciales

~ En el cuerpo de las presas de tierra existe una red de flujo que se genera de acuerdo a factores como: Conformación interior del terraplén (ubicación de los diferentes elementos). Condiciones de la fundación. Característica de los materiales del terraplén y de la fundación. Condiciones externas (como el nivel de agua). ~ Para que esta red de flujo se desarrolle en condiciones controladas, sin poner en riesgo la seguridad de la presa, se dispone un sistema de drenaje que resulta en un flujo mínimo evacuado al pie de la presa aguas abajo. Su medición sirve como punto de control de las filtraciones en el cuerpo de la presa. ~ Para reducir las filtraciones debe limitarse el gradiente hidráulico i = ∆H / ∆L. Así pueden controlarse las velocidades hasta valores admisibles para el tipo de material en la zona crítica. Para esto es recomendable la inclusión de un dren de pié. 15


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Otros factores importantes ~ Pipping, es la formación de conductos de flujo en el cuerpo de la presa por erosión regresiva, originada por una relación inconsistente entre las condiciones de flujo y características del material del terraplén. ~ Licuefacción, en sectores con riesgo sísmico es un peligro cuando la fundación está conformada por suelos sueltos (de baja densidad) y saturados. Un eventual evento sísmico puede provocar la licuefacción de la fundación en un proceso de segregación (similar al vibrado excesivo del hormigón), con el cual se disminuye sustancialmente la resistencia al corte del material de la fundación.

2.3.5. Deta lles constructivos •

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•

Dimensionado de la corona ~ Su ancho dependerá de las condiciones de estabilidad y del requerimiento vial (camino). Protección de taludes ~ Son la parte visible, tanto aguas arriba como aguas abajo, del terraplén. Son una parte débil por encontrarse expuestos a la acción de agentes erosivos como: oleaje, precipitación y vientos. Debe tomarse especial atención para su protección: con enrocado o con tepes. Bordo libre ~ Su evaluación debe considerar: crecida máxima (tiempo de retorno = 500 o 1000 años).

2.3.6. Cuidados durante la operación •

Asentamientos Sobreelevación de la cresta (para absorber asentamientos)

Cresta teórica de la presa

~ Están en función de la calidad de la compactación durante la construcción, además de las características del material empleado. El control se realiza con el ensayo Proctor (humedad - peso específico). ~ En las presas de relleno existirá una deformación a largo plazo (asentamiento plástico). Aceptable es un asentamiento de 0.5% de la altura. ~ También existe una deformación elástica, principalmente en sentido transversal.

16


•

Impermeabilización ~ Normalmente, durante la operación de las presas, los vasos sufren un proceso de impermeabilización por el proceso infiltración – sedimentación.

2.4. Presas de gravedad •

Son presas construidas con hormigón que soportan las cargas actuantes sobre ellas por su peso propio (la estabilidad de la estructura es asegurada con su peso propio). Estas presas transmiten verticalmente los esfuerzos a la fundación, que debe tener características adecuadas para soportarlos.

Presa Laka Laka (Tarata) 2.4.1. Ca ra cterísticas generales • •

•

• • • •

Tienen una sección transversal aproximada a un trapecio relativamente esbelto con la base superior pequeña. Generalmente su alineamiento es recto aunque también se construyen con alineamiento curvo pero sin llegar a modificar la forma de transmisión de esfuerzos a la fundación (una curvatura excesiva puede provocar el efecto arco y transmitir esfuerzos hacia los estribos). La superficie aguas arriba es generalmente vertical, aunque para fines de estabilidad puede considerarse cierta inclinación para la parte inferior (la parte superior es vertical), que generalmente oscila entre 1:0.10 y 1:0.40 (vertical : horizontal) La superficie aguas abajo tiene una inclinación definida en función de las condiciones de estabilidad, generalmente oscila entre 1:0.70 y 1:0.80 (vertical : horizontal). En este tipo de presas las filtraciones principales ocurren por la fundación (fracturas), para cuya disminución se prevé un programa de inyecciones. El ancho de la corona responde, además de los requerimientos viales y de estabilidad, a las condiciones de construcción y operación de la presa.. Por el cuerpo de la presa también existen filtraciones (pueden ser considerables en el caso de presas de RCC) que deben ser controladas, posiblemente también con inyecciones (una vez construida la presa y durante sus primeros años de operación) 17


•

• •

•

•

En el cuerpo de estas presas existe un desarrollo de fisuras, visibles en sus partes ex puestas, porque en el hormigón existen fuertes esfuerzos internos generados por el calor de hidratación del cemento. Esta situación debe controlarse con la adecuada dosificación de cemento y debe repararse en caso necesario. Estas presas requieren de fundaciones ‘fuertes’ constituidas por roca sanas y duras, ca paces de resistir los esfuerzos de compresión transmitidas por el cuerpo de la presa. La selección de la fundación debe considerar que estas presas no tienen buena tolerancia a las deformaciones y asentamientos, por los grandes esfuerzos que éstos generan incluyendo los de tracción. El hormigón no tiene buen comportamiento a la tracción. Para su construcción las presas de gravedad son divididas longitudinalmente en bloques (monolitos) entre los cuales se prevén juntas de contracción. Cada bloque tiene un com portamiento estructural individual; aunque en algunos casos las juntas son dispuestas de tal forma de lograr un comportamiento estructural de grupo entre los bloques. Estas presas incluyen en su cuerpo sistemas de drenaje que permiten reducir las subpresiones que son desfavorables para la estabilidad de la presa. Normalmente se dispone un sistema vertical de drenaje a lo largo de las juntas de contracción, cerca de la cara aguas arriba. También se dispone de galerías longitudinales con drenes dispuestos a lo largo de su desarrollo. Cabina de mandos Corona Vertedero

Galería de inspección

Galería princi pal inspección - operación Válvulas

Conducción Disipador Fundación

PRESA DE GRAVEDAD

18


2.4.2. Características del h ormig ón empleado en pre sas de gravedad •

•

El hormigón empleado para la construcción de presas de gravedad debe cumplir con una serie de requisitos de diseño en cuanto a su resistencia, durabilidad, permeabilidad y otras propiedades. El diseño del hormigón generalmente se efectúa considerando su resistencia a la compresión. Se emplea hormigón convencional, los agregados deben ser de buena calidad, compro bada con las correspondientes pruebas de laboratorio (granulometría, prueba de los Ángeles). Es colocado en masa con el vibrado convencional.

2.4.3. Estabilidad y seguridad

ESTABILIDAD AL VUELCO FS > 1,50

Punto de rotación acti va (simplificación) E W

U

•

•

En las presas de gravedad actúan presiones hidrostáticas, subpresiones y el peso propio de la presa. Las condiciones de seguridad debe verificarse para dos posibilidades: al vuelco y al deslizamiento. Para ambos casos debe evaluarse el Factor de Seguridad (FS) correspondiente. De igual forma, debe efectuarse la verificación de tensiones, La sección más desfavora ble es la base de la presa, en la que debe verificarse la relación entre tensiones totales y tensiones efectivas. En ningún punto debe existir tracción.

2.4.4. Operación, control y monitoreo

•

En las presas de gravedad normalmente puede construirse una cabina de mandos para desde ahí controlar el funcionamiento de los diferentes accesorios que permitan operar adecuadamente la presa.

19


•

•

Al interior del cuerpo de las presas de gravedad ocurren fenómenos físico-químicos que deben ser debidamente monitoreados y controlados ~ Filtraciones. ~ Desplazamientos relativos. ~ Esfuerzo por variaciones de temperaturas. Para este efecto, debe disponerse de una red de sensores instalados durante la construcción en diferentes lugares del cuerpo con terminales que llegan hasta la cabina de control de mandos, desde la cual es posible detectar cualquier anomalía. Normalmente los sensores son de temperatura, de desplazamiento, de presión de agua y de filtraciones.

2.4.5. Información general del RCC •

•

•

El Hormigón compactado por rodillo (RCC, por sus sigla inglesa Roller Compacted Concrete) es un hormigón con características especiales cuyo empleo en presas de gravedad es cada vez mayor por dos aspectos básicos: ~ Requiere menor tiempo de construcción efectiva. ~ Tiene un costo relativamente menor con relación al hormigón convencional. El RCC es un ‘hormigón seco’, tiene menor cantidad de cemento que el hormigón convencional, pero se respeta la relación agua / cemento, no requiere encofrado y su costo es menor. La desventaja del RCC es que tiene permeabilidad mayor que el hormigón convencional; su permeabilidad vertical es similar pero su permeabilidad horizontal es 100 veces mayor.

2.5. Vertedero de excedencias 2.5.1. Objetivo del vertedero de excedencias •

•

El objetivo del vertedero de excedencias es evacuar del embalse, en condiciones controladas y seguras, las aguas excedentes no-regulables que entran al embalse una vez que éste se haya llenado, El vertedero debe cumplir con los siguientes aspectos: ~ Garantizar la integridad física de la presa y de las obras complementarias ~ Garantizar la seguridad del sector aguas abajo; evitar daños inaceptables Estas obras son con frecuencia estructuras independientes de las otras obras (presa, toma y desagüe de fondo), pero en algunas ocasiones están integradas con ellas. En todo caso, su diseño está muy ligado al diseño de las otras obras.

2.5.2. Tipos de vertedero de ex cedencias •

Existen una serie de tipos de vertederos de excedencias, de los cuales se selecciona el adecuado para las condiciones particulares de cada caso, considerando todos los aspectos y parámetros necesarios como: crecida máxima, tipo de presa, condiciones topográficas y seguridad. Entre los mas considerados tipos de vertedero se tiene: ~ Vertedero frontal con alineamiento recto. ~ Vertedero frontal con alineamiento curvo. ~ Vertedero lateral. ~ Vertedero tipo embudo. 20


•

•

En cada caso se puede considerar la presencia de pilas intermedias (por ejemplo para soportar la cabina de mandos o la corona de la presa si está integrada a algún camino), cuyo efecto hidráulico es la reducción de la longitud efectiva de vertido. En cuanto a la selección del tipo de perfil del vertedero se debe considerar aspectos netamente hidráulicos. Uno de los mas conocidos es el perfil Creager que simula la napa natural de vertido del agua evitando condiciones no deseadas en el escurrimiento, como son por ejemplo las subpresiones que ofrecen riesgo de cavitación.

2.5.3. Dimensionamiento •

•

•

Las dimensiones del vertedero de excedencias se determinan en función de la interrelación de los siguientes factores: ~ Caudal máximo de avenida asumido para un determinado periodo de retorno. ~ Características topográficas del vaso. ~ Proceso previsto para la evacuación de aguas (respuesta rápida o lenta). ~ Consecuencias de falla y riesgo de daño aguas abajo del embalse (seguridad). ~ Costo del vertedero. El caudal de crecida está en función de los siguientes parámetros: ~ Tipo de cuenca de aporte (cuenca propia o trasvase de cuencas). ~ Características de la cuenca de aporte (tamaño, forma, tipo de respuesta). ~ Características de precipitación de la cuenca de aporte. En todo caso, la capacidad del vertedero debe ser mayor o igual al del caudal de diseño que es el caudal máximo de salida correspondiente a la máxima avenida prevista (TR, probabilidad, riesgo). El diseño se realiza con la evaluación del proceso conocido como ‘tránsito de avenidas’. Los resultados básicos de dicha evaluación pueden observarse en la figura siguiente:

21


HIDR O G RAM AS DE CR ECIDA -EFECTO D E RETENC IO N 70

0,70

60

0,60

50

0,50

40

0,40

30

0,30

20

0,20

10

0,10

3 m (

L A D U A C

0 1,00

2,00

3,00

TIEM PO

donde:

Q H L µ

g

•

•

4,00

5,00

6,00

(hr)

Como referencia se indica que la curva de descarga de un vertedero de excedencias puede responder a la siguiente relación: Q

•

e t n a r i T

0,00

0,00

•

r e d e t r e v

=

µ

2 * * L * 2 * g * H 3 / 2 3

caudal de salida (m3/s) Carga de agua, sobre el nivel del vertedero (m) longitud efectiva del vertedero (m) coeficiente de descarga (0.55-0.85), según características del vertedor aceleración de la gravedad (9.81 m/s2)

En las presas rústicas el vertedero de excedencias suele estar subdimensionado. En consecuencia pueden ocurrir rebalses por encima del cuerpo de la presa, que en casos extremos puede llevar a su colapso. La práctica muestra que los usuarios de presas tienden a querer elevar el nivel del vertedero por considerarlo ‘innecesariamente bajo’ y ‘una pérdida de espacio de almacenamiento’. De hecho, en varias presas construidas, después de pocos años de operación, se elevaron los vertederos de excedencia. Si bien con estas acciones se logra almacenar más agua, paralelamente se pone en grave riesgo la seguridad de la presa porque genera la posibilidad de un rebalse por encima de la corona de la presa, que es fatal e inaceptable en el caso de presas de tierra.

22


•

•

•

En el caso de presas de gravedad (hormigón) esta situación no deja de tener grave riesgo, pero es más tolerable por las características propias del tipo de presa (fundación en roca y mayor resistencia a la erosión). Para evitarlo, debe informar y concienciarse a los beneficiarios en cuanto a las razones y exigencias respecto a las dimensiones y niveles del vertedero de excedencias y de la corona. Como ejemplo se presentan fotografías de los vertederos de las presas: Achocalla, La Cañada, Laka Laka y El Tranque:

2.6. Obra de toma •

Su función es permitir la salida regulada de agua con el propósito de satisfacer las demandas correspondientes. Las tomas deben proyectarse de forma tal que permitan un apropiado acople entre disponibilidades y demandas, sujetas a los usos que debe cubrir el embalse (riego, agua potable, hidroelectricidad). 23


•

En casos de emergencia, las tomas pueden servir eventualmente como desagüe de fondo. Cabina de mandos

Galería principal inspección - operación Válvulas

Canal de aproximación Conducción

Disipador

OBRA DE TOM A (PRESA DE GRAVEDAD)

2.6.1. Capacidad de la toma • •

•

Una toma debe tener la capacidad suficiente para satisfacer la demanda máxima en las condiciones más desfavorables de operación del sistema. La variación cronológica de la demanda depende del tipo de uso. Para abastecimiento urbano la salida de agua tiende a ser relativamente constante, mientras que en un em balse para riego la demanda es variable. va riable. En este último caso la toma debe ser s er capaz cap az de cubrir el valor pico de la demanda. Por otra parte, el caudal de agua que saldrá por la obra de toma dependerá de la carga disponible (la altura de agua en el embalse).

2.6.2. Tipos de tomas • •

Las obras de toma pueden clasificarse de acuerdo con su objeto, con su distribución física y estructural o con su operación hidráulica. Desde el punto de vista hidráulico las tomas se clasifican en: ~ Tomas a presión; son aquellas donde el flujo ocurre en su totalidad bajo presión. Su mecanismo de control normalmente se encuentra aguas abajo de la presa. En estas tomas existe menor pérdida de carga que en las de flujo a superficie libre. Por esta razón este tipo de toma es indispensable para plantas hidroeléctricas. Hay mayor exigencia en cuanto a la calidad de la conducción por el cuerpo de la presa en vista de las fuertes presiones a las que puede estar sometida. ~ Tomas a superficie libre; son aquellas donde el flujo ocurre en su totalidad a superficie libre. Su mecanismo de control normalmente se encuentra aguas arriba de la

24


•

•

presa. En estas tomas existe mayor pérdida de carga que en las de presión. Estas tomas son viables en presas bajas, donde la capacidad de operación puede ser creada por compuertas reguladoras. Ejemplo: Angostura, Achocalla. ~ Tomas mixtas; son aquellas donde el flujo ocurre parcialmente a presión y a superficie libre. Su mecanismo de control se encuentra en la parte intermedia de la conducción. Estas tomas son excepcionalmente elegidas, cuando las condiciones particulares del proyecto así lo exijan. Debe tomarse en cuenta la accesibilidad al punto de control y el costo que esto representa, además de las exigencias para el tramo de conducción bajo presión. Dependiendo de la forma de captación de las aguas del embalse, las tomas se clasifican en: ~ Tomas por gravedad; donde todo el flujo ocurre por gravedad. Normalmente se usa este tipo de captación. ~ Tomas por bombeo; donde se requiere el suministro de energía para extraer las aguas del embalse. Su elección está en función de la exigencia natural, por ejemplo, de la relación altimétrica entre el embalse y la ubicación del grupo beneficiario. Re presenta fuerte costo de operación. De acuerdo al tipo de descarga y a las condiciones (forma) de conducción puede identificarse: ~ Toma con descarga a río. ~ Toma con descarga a canal. ~ Toma con descarga a tubería forzada. ~ Tomas con cauce formado por canal abierto. ~ Tomas con cauce formado por conducto cerrado.

2.6.3. Componentes de una obra de toma •

Por lo general las obras de toma tienen los siguientes componentes: ~ Canal de aproximación y conducto de toma. ~ Controles de regulación (compuertas, válvulas). ~ Controles de contingencias. ~ Obras de descarga y disipación. ~ Obras complementarias (cámara de operación, acceso a la cámara).

2.6.4. Localización de las tomas •

•

Las localizaciones usuales de las obras de toma son: ~ Dentro del cuerpo de la presa. ~ En los estribos de la presa. ~ En cualquier otro lugar del embalse. Los factores que influyen para la selección de la localización son: ~ Tipo de presa. ~ Condiciones geotécnicas. ~ Condiciones topográficas. ~ Capacidad de la toma.

25


•

~ Uso conjunto con otras obras hidráulicas. ~ Obras de acceso (cuando la toma está lejos de la presa). ~ Ubicación altimétrica de la toma. El criterio final de selección de la ubicación de la obra de toma es el económico, dentro de un marco razonable de seguridad de operación. Casi siempre la ubicación de la toma afecta el emplazamiento de las otras obras hidráulicas y viceversa. Se impone un análisis conjunto.

2.7. Descarga de fondo • •

•

•

La descarga de fondo es una obra de evacuación en el fondo del embalse y tiene similar comportamiento hidráulico que una toma. Las descargas de fondo se implementan en las presas con dos propósitos generales: ~ Vaciar total o parcialmente el embalse en situaciones de emergencia. ~ Evacuar el mayor volumen posible de sedimento depositado, evitando la pérdida de capacidad de almacenamiento del embalse y prolongando su vida útil. El diseño de esta obra está ligado con el diseño del resto de las obras complementarias. Para fines de ahorro de costos de obra, en algunas situaciones, pueden integrarse con otras obras en una obra combinada. La curva de descarga de un desagüe de fondo responde a la relación: Q

•

•

•

=

c * A * 2 * g * H 1 / 2

Q caudal de salida (m3/s) H Carga de agua sobre el CG de la abertura (m) A apertura del desagüe (m2) c coeficiente de descarga (0.55-0.85) g aceleración de la gravedad (9.81 m/s2) El uso de la descarga de fondo para la eliminación de los sedimentos es un tema discutible por la baja eficacia en su funcionamiento y por la necesidad de utilizarse el agua de las primeras crecidas que en ocasiones de alta necesidad pueden representar importantes ‘pérdidas de agua’. Su efectividad es mayor en vasos estrechos y con caudales grandes de crecida. Una solución alternativa para la entrada de sedimentos es asegurar un volumen muerto suficiente para absorber el sedimento previsto. Sin embargo, en cuencas con gran aporte de sedimentos o embalses relativamente pequeños, la vida útil del embalse puede acortarse tanto que puede hacerlo improductivo. En tales situaciones las descargas de fondo pueden dar una solución. donde:

26


Ranura para stoplog

Descarga de fondo

DESCARGA DE FONDO ESQUEMA EN OBRA COMBINADA

•

Ejemplos de descarga de fondo: presas El Tranque y Laka Laka

27


3. Datos técnicos de las presas relevantes para la gestión

3.1. Relaciones altura - volumen y altura - espejo • •

•

•

Para la operación de embalses es necesario conocer las relaciones entre la altura de agua, el volumen almacenado y la superficie inundada. Estas relaciones son características del vaso y permiten cuantificar y controlar con relativa precisión el volumen de agua que entra y/o que sale del embalse mediante la simple lectura del nivel de agua en el embalse. Para su determinación se requiere la siguiente información básica: ~ Plano topográfico del vaso (en lo posible con curvas de nivel cada metro), en el cual se identifique el emplazamiento de la presa. Con este plano se determina la superficie inundada para cada curva de nivel y con ellas se evalúa el volumen de agua entre las diferentes curvas. ~ Plano de la presa que especifique los niveles mínimo y máximo de operación (toma y vertedero de excedencias) entre los cuales se encuentra el volumen de agua disponible. ~ Si la información anterior no existiese, deberá efectuarse el trabajo correspondiente de topografía o batimetría, con la identificación de los niveles mencionados. Cuando la topografía del vaso no tiene grandes irregularidades es posible ajustar con buena precisión los datos de altura y volumen de agua a una curva matemática de segundo grado: V = a * H 2 + b * H + c

donde:

•

V es el volumen de agua almacenado para un nivel H H es la altura de agua a, b, c son coeficientes del ajuste, a determinarse De igual forma, aunque con menor precisión, es posible ajustar los datos de altura de agua y superficie inundada. S = j * H 2 + k * H + l

donde:

•

S es la superficie inundada para un nivel H H es la altura de agua j, k, l son coeficientes del ajuste, a determinarse En embalses con considerable arrastre y deposición de sedimento estas curvas pueden ser afectadas. Por esta razón debe controlarse periódicamente las variaciones en la conformación del vaso (topografía o batimetría cada 3 o 5 años) y en caso necesario se de be ajustar las curvas, principalmente la que considera el volumen de agua almacenada que es más sensible en este aspecto.

28


•

Como ejemplo se presenta la curva correspondiente al embalse Achocalla:

Embalse Achocalla Curva altura-volumen

) m ( e r r o t a r u t c e L

14

4033,10

13

4032,10

12

4031,10

11

4030,10

10

4029,10

9

4028,10

8

4027,10

7

4026,10

6

4025,10

5

4024,10

4

4023,10

3

4022,10

2

4021,10

1

4020,10

0 0

1.000.000

2.000.000

3.000.000

) m n s m ( a u g a l e d l e v i N

4019,10 4.000.000

Volumen almacenado (m 3)

3.2. Capacidad de descarga de la compuerta / válvula de la toma •

•

Esta información debe ser proporcionada por el fabricante. La descarga de la compuerta / válvula dependerá de factores como: ~ Características de la compuerta / válvula (dimensiones, diámetro, rugosidad). ~ Carga hidráulica existente. ~ Condiciones de borde, antes y después de la compuerta / válvula. En general la descarga responde a una función del tipo: Q = c * 2 * g * H * A

donde: Q H A g c

caudal de salida (m3/s) carga hidráulica (m) apertura de la compuerta / válvula (m2) aceleración de la gravedad (9.81 m/s2) coeficiente de descarga, según condiciones de borde (0.5-0.7)

29


•

Como ejemplo se presenta las curvas de descarga, para diferentes niveles de embalse, correspondientes a la compuerta de la presa Achocalla: Presa Achocalla Operación Compuerta Característ. compuerta :

H B Nivel Base Cd Apertura Inicio flujo

0,76 m 0,76 m 4019,20 msnm 0,65 0,0106 m / vuelta 4,70 vueltas

Altura de agua - Caudal - N° de vueltas 14

5

13

6

7

8

9

12

10

11 10 9 m n s

m ( a u g a e d l e v i N

8 7

12

6 5 4

14

3 2 1 0 0

50

100

150

200

250

300

350

400

Caudal (litros / segundo)

3.3. Escala limnimétrica para control de nivel de agua •

Para el control del volumen de agua en el embalse se requiere instalar en el embalse una regla limnimétrica que cumpla con las siguientes condiciones: ~ El cero debe coincidir con el nivel mínimo de operación. ~ Debe permitir lecturas con intervalos de 10 cm. ~ Debe tener números cada metro. ~ Debe instalarse en un lugar visible y de fácil acceso.

30


•

Como ejemplo se muestra una fotografía de la escala limnimétrica de la presa Achocalla, pintada en la torre de la obra combinada:

3.4. Medidor de caudal a la salida del embalse •

•

Para el control de los caudales evacuados del embalse es necesario disponer de un medidor de caudal. Este debe ser cuidadosamente diseñado considerando los siguientes factores: ~ Rango de caudales de operación del embalse. ~ Sensibilidad en la lectura (por ejemplo debe notarse variaciones de 5 l/s, si es necesario). ~ Condiciones aguas abajo del embalse. ~ Costumbre de mantenimiento de los usuarios. Existe una serie de tipos de medidores de caudal, debiendo elegirse el apropiado para las condiciones citadas. Como referencia se indica que: ~ Los medidores tipo RBC tienen dificultades en su operación por la deposición de sedimentos en el canal de aproximación. ~ Los medidores de estrechamiento de sección, sin modificación de la solera, tienen mejor funcionamiento por las mejores condiciones de autolimpieza. ~ También se debe disponer la calibración del medidor a la salida de la estructura de drenaje para observar, registrar y evaluar el flujo a través del cuerpo de la presa.

31


•

Como ejemplo se muestra una fotografía del medidor a la salida de la presa Achocalla:

3.5. Otros datos necesarios •

•

•

Durante la operación de los embalses existen aportes de escurrimientos cuyo volumen dependerá de las condiciones de precipitación, de la cuenca de aporte y del estado de la infraestructura de alimentación. Asimismo, existe una continua pérdida de agua del em balse por evaporación. Estos factores inciden en la operación del embalse y su ajuste correspondiente. Para evaluar estos aportes y pérdidas se requiere de información general de precipitación y evaporación (mensuales), preferiblemente de una estación en la cuenca de aporte o una vecina con condiciones hidrometeorológicas similares. Normalmente se hacen esfuerzos para lograr información hidrometeorológica para el diseño de sistemas de riego y no así para cuando éste entra en funcionamiento. Se recomienda hacer esfuerzos para mantener en funcionamiento las estaciones hidrometeorológicas en la cuenca de aporte de sistemas de embalse en funcionamiento.

32


4. Embalsamiento y regulación de agua •

•

El principio del funcionamiento de los embalses es el de captar un volumen de agua en un cierto periodo, por usarse en un momento posterior oportuno. Si no fuera por la existencia de la presa, el agua captada llegaría a perderse para su uso posterior. La salida del agua del embalse se regula mediante la apertura de la compuerta o válvula. En Bolivia, los periodos de apertura suelen llamarse ‘largadas’. El caudal de una largada puede ser constante o variar en el transcurso de la largada.

4.1. Formas de alimentación del embalse •

Las dos formas comunes de alimentación del embalse son: ~ Alimentación directa; Es el caso cuando el embalse se llena con agua de su cuenca propia. Significa la entrada de mayores caudales pico, por lo que los vertederos de excedencia suelen ser mayores y construirse sobre el cuerpo de la presa (obras costosas, puede ser hasta una tercera parte del precio total de la presa). ~ Alimentación mediante canales de aducción: Se aplica para acumular las escorrentías de varias cuencas en un solo embalse. Por ser acumulación de agua mediante canales, los caudales pico son menores porque que cada captación tiene su propia obra de excedencias. El control de los caudales picos permite construir obras combinadas de toma y aliviadero. Los canales de aducción son construcciones de por sí problemáticas por ser canales en ladera que requieren cortes espinados en el terreno (problemas de erosión y esta bilidad). Una complicación adicional es que suele construirse en terreno ajeno (en la cuenca de captación, lejos de la zona de riego). El uso de los canales requiere de una supervisión regular para evitar obstáculos en el canal (por ejemplo piedras caídas) que pueden ocasionar rebalses con daños considerables.

4.2. Tipos de regulación •

A grandes rasgos existen dos tipos de regulación: ~ Embalsamiento único: Consiste en la acumulación de agua casi exclusivamente en la época de lluvias, con aportes posteriores mínimos. Significa que al final de la época de lluvia se tiene una clara idea de la cantidad de agua disponible y puede planificarse su uso. En caso de embalsamiento único, suele haber un tiempo entre el llenado del embalse y sus largadas. ~ Regulación: En embalses de regulación el mayor porcentaje de entrada de agua se da en la época de lluvias, pero con aportes significantes en la época seca, provenientes del caudal básico de la cuenca o por tener un régimen hidrológico con precipitaciones dispersas. Para el máximo aprovechamiento del agua, los embalses de regulación largan 33


agua directamente después de la época de lluvia, para volver a contar con el espacio necesario para la reposición del volumen usado. 4.2.1. Embalsamiento único • • •

Principio: “Determinar cuánta agua hay y programar su distribución” Planificación y operación relativamente sencillas. Pasos: ~ Determinar volumen de agua al final de la época de lluvia. ~ Restar pérdidas previstas por evaporación, filtración y manejo inadecuado. ~ Definir los requerimientos de agua de los distintos sistemas de cultivo. ~ Establecer un plan de operación de acorde con los requerimientos del patrón de cultivos. ~ Efectuar las largadas según el plan de operación definido.

4.2.2. Regulación • • •

Principio: “Estimar cuánta agua va a haber y programar flexiblemente” Planificación y operación más complejas. Pasos: ~ Determinar volumen de agua al final de la época de lluvia. ~ Estimar aportes de agua posteriores, sobre la base de probabilidades hidrológicas. ~ Restar pérdidas por evaporación, filtración y manejo inadecuado. ~ Definir los requerimientos de agua de los distintos sistemas de cultivo. ~ Establecer un sistema de operación que incluye cupos seguros e inseguros y determinar fechas para comprobar la realización de los aportes de agua adicional. ~ Aplicar un sistema de alerta para informar sobre las posibilidades de cultivar según categorías de derechos de agua.

34


5. El diseño de la gestión como proceso colectivo • •

El diseño colectivo es el término que se usa para indicar que el diseño de la gestión es un esfuerzo colectivo en el que participan usuarios y profesionales facilitadores. Los facilitadores más idóneos son profesionales con conocimiento de gestión de riego (derechos de agua y acción colectiva, distribución de agua, organización de usuarios), agricultura regada y operación y mantenimiento de infraestructura hidráulica (princi palmente presas). Estos campos de conocimiento se reúnen en la ingeniería agrícola y la ingeniería de riego. Complementos pueden adquirirse mediante cursos de postgrado.

5.1. El proceso de diseño de la gestión •

El diseño de la gestión de agua de embalse con los usuarios es un proceso en el que se definen temas constitucionales, operativos y organizativos. Temas Constitucionales

Operativos

Organizativos

•

•

Asuntos específicos Inclusión y exclusión de usuarios Aportes en la construcción de infraestructura Participación en la definición de la gestión Toma de decisión colectiva Reglas de juego para toma de decisión Representación directa o delegada Esquema de distribución Modalidades de distribución, frecuencia de riego, turnos de usuarios, caudal de distribución Plan de operación de la presa Fechas de largadas, caudal de operación, actividades de control Mantenimiento de infraestructura Mantenimiento rutinario, preventivo y de emergencia Funciones Cargos, responsabilidades Procedimientos Definir asuntos operativos, recaudación de aportes Aportes de los usuarios Mano de obra, efectivo Sanciones por incumplimiento Multas, trabajos adicionales Resolución de conflictos Autoridades, procedimientos, apelación Derechos de usufructo de agua Otros derechos y obligaciones

Según el tema por definirse varían los roles de los que participan en el proceso, con mayor o menor aporte de los profesionales y de los usuarios. En todo caso, los resultados del proceso de diseño deben ser consolidados y asumidos por los usuarios, ya que todos los proyectos de riego en Bolivia buscan generar sistemas autogestionados por los usuarios. Existe una cierta secuencia en la definición de los temas por definirse, aunque ésta no puede manejarse rígidamente. En primera instancia, se definen los temas constitucionales: ~ Mediante los temas constitucionales se establecen el grupo de usuarios y las princi pales reglas de juego para su cogestión. ~ Una parte importante de los temas constitucionales se define antes del inicio de actividades de construcción, porque también incide en las condiciones para crear los derechos (por ejemplo división de aportes).

35


•

•

•

•

•

•

~ Es esencial que exista el consenso de los usuarios en cuanto a las decisiones tomadas, ya que los temas constitucionales no pueden variarse fácilmente. Después se definen los temas operativos: ~ Su definición sigue el proceso de desarrollo de las obras y puesta en marcha del sistema. No es posible definir todos los detalles operativos de forma anticipada a la operación práctica. ~ A los usuarios suele causarles problemas definir la gestión de agua en abstracto, porque carecen de una vista general de la gestión y nociones concretas sobre caudales, tiempos de riego, etc. Por ello, inicialmente los profesionales tienen que asumir mayor peso en la elaboración de propuestas alternativas. ~ Los aportes de los usuarios se vuelven más importantes una vez que obtengan experiencias con las propuestas elaboradas. ~ Durante los primeros años de funcionamiento, deben generarse posibilidades para introducir adecuaciones. Para tal fin es útil organizar talleres de evaluación al final de cada gestión. De acuerdo con las tareas identificadas, se definen los detalles organizativos: ~ Se definen las funciones principales y asignan a personas con la capacidad suficiente para cumplir con las responsabilidades. ~ La experiencia enseña que un gran número de cargos con funciones formalmente detalladas no es garantía para una organización efectiva, porque hay un fuerte incumplimiento por parte de los dirigentes. Pocos asumen el total de las tareas. La secuencia presentada no refleja la complejidad del diseño de la gestión en la práctica. En realidad, el proceso de diseño es un proceso iterativo, no lineal. Las decisiones sobre temas posteriores influyen en las decisiones anteriores. Por ejemplo, la definición del esquema de distribución influye en el número de familias que pueden tener derecho de usufructo en el embalse. La complejidad en la definición de los temas señalados varia según el tipo de proyecto en cuestión. Los proyectos más comunes son: ~ El diseño de la gestión de embalses nuevos. ~ El diseño de la gestión de embalses mejorados. ~ La modificación de la gestión en embalses existentes. En el diseño de la gestión para embalses nuevos, los distintos temas se discuten desde el punto cero. Suele darse la complejidad adicional que los usuarios no tienen experiencias en la gestión de embalses. Es recomendable organizar visitas a sistemas de embalses existentes, buscándose los sistemas que cuentan con una gestión similar a la prevista para el sistema en concreto. En el diseño para el mejoramiento de embalses existentes, puede tratarse de un grupo de usuarios fijo o de la incorporación de usuarios nuevos. En el último caso se presentan problemas específicos en la definición de los temas constitucionales: suelen definirse derechos prioritarios para los usuarios antiguos en cuanto al usufructo de agua (volu-

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•

men prioritario y seguridad de acceso), participación en la toma de decisiones y arreglos operativos. Los usuarios nuevos deben satisfacerse con condiciones menos favorables. Al principio, las discusiones sobre estos temas se dan entre los usuarios antiguos y los representantes del financiador / proyecto, por ser un paso antes de la inclusión de socios nuevos. El poder de los representantes basado en su manejo de los fondos para el mejoramiento debe manejarse con cuidado, para no crear acuerdos que van en contra del interés de los usuarios antiguos y por ello serán insostenibles. Se recomienda que en el transcurso de la definición de los temas constitucionales, desaparecen los actores externos, dejando espacio para un acuerdo entre las partes directamente interesadas (grupos de usuarios antiguos y nuevos). En procesos de modificación de la gestión, los temas constitucionales normalmente ya están consolidados. Las inquietudes que forman la base para el pedido de reorganización suelen más bien referirse a los arreglos operativos. En tales procesos, los aportes de los usuarios son más concretos y de carácter fundamental para i) analizar los arreglos ya constituidos (secuencias en largadas, caudales determinados, fechas fijas, turnos de día / noche), ii) detectar los problemas por resolverse, y iii) convertir los puntos anteriores en propuestas de cambio. La experiencia demuestra que al inicio de los procesos de modificación o reorganización suele existir resistencia de algunos de los usuarios, por miedo a ser afectados. Esta resistencia se expresa en una fuerte tenacidad a los ‘usos y costumbres’. Sin embargo, al asegurarse la persistencia de los derechos constitucionales, gran parte de la resistencia tiende a desaparecer.

5.2. Objetivos de la participación de usuarios en el diseño colectivo •

Los fines de involucrar a los usuarios en el proceso de diseño colectivo son: Compatibilidad con las circunstancias locales

~ Asegurar que la propuesta de gestión concuerde con los requerimientos y deseos de los usuarios. ~ Asegurar que la propuesta de gestión sea compatible con las capacidades de gestión de los usuarios. ~ Asegurar que la propuesta de gestión considere las condiciones locales impactantes en la gestión de riego. Uso eficiente de información e ideas

~ Aprovechar el conocimiento de los usuarios en cuanto a la producción regada (requerimientos de agua, frecuencias óptimas de aplicación, capacidad de retención de humedad de los suelos, gestión de riego de otras fuentes, factores climáticos, etc.). ~ Incorporar intereses e ideas contradictorios en el proceso de diseño, con el fin de buscar compromisos de interés de todos. Sostenibilidad de los resultados

~ Asegurar que la propuesta de gestión sea efectivamente concertada e implementada por el conjunto de los usuarios. ~ Asegurar que los acuerdos básicos para la gestión sean consolidados entre los actores locales. 37


Experiencia de aprendizaje

~ Generar en los usuarios la experiencia de diseñar la gestión de agua del embalse, considerando todos los factores de importancia en definir una gestión adecuada para la producción agrícola y que respete los derechos de agua existentes. ~ Facilitar que con esta experiencia sean capaces de llevar adelante un proceso de moldeado continuo de la gestión sobre la base de experiencias adquiridas con las propuestas implementadas. 5.3. Concordancia con los requerimientos y deseos de los usuarios • •

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Para generar la concordancia entre la propuesta de gestión y los requerimientos y deseos de los usuarios deben inventariarse los últimos con los involucrados. Los requerimientos y deseos de los usuarios se refieren a factores como: el reparto de los derechos de agua, las épocas de riego y fechas de largadas, los caudales por mane jarse, las modalidades de distribución y la división del área de riego en sectores. Todos ellos, se discutirán en mayor detalle en las secciones siguientes. En el diseño de la gestión pueden existir intereses y requerimientos contradictorios entre los (futuros) usuarios. Sus contradicciones pueden ser de índole socioeconómica, política y productiva y pueden variar según el desarrollo de las fases del proyecto. Al principio, las contradicciones suelen enfocarse en temas constitucionales: el reparto de los derechos de agua y los derechos y obligaciones de los distintos grupos de usuarios (por ejemplo los usuarios nuevos frente a los antiguos). En fases posteriores, sus contradicciones se concentran más en los temas operativos (definir fechas de inicio de riego, número y frecuencia de largadas, etc.). En el diseño de la gestión, hay que ver hasta qué punto es factible satisfacer los requerimientos y deseos de todos. En casos de contradicciones, hay que buscar las soluciones de mayor equidad y sostenibilidad. Los mismos usuarios deben solucionar las contradicciones en los temas constitucionales, eventualmente con ayuda e influencia de profesionales facilitadores. Estas contradicciones pueden ser difíciles de resolver, por tratarse de la inclusión y exclusión de beneficiaros de la fuente de agua. Las contradicciones en los temas operativos suelen ser de solución más simple, por no tratarse de temas de derecho, sino de cómo se entrega de la forma más adecuada el agua del usufructo ya determinado. Para evitar que las contradicciones sean grandes, puede dividirse la zona de riego en sectores que son más homogéneos en cuanto a sus requerimientos de agua (fecha, frecuencias, caudal).

5.4. Compatibilidad con las capacidades de gestión de los usuarios 5.4.1. Compatibilidad y compatibilizar •

Entre las principales capacidades de gestión se distinguen: ~ Conocimiento y habilidades. ~ Capacidades organizativas.

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~ Disponibilidad de mano de obra. ~ Capacidad financiera y de recaudación de fondos. Para verificar la compatibilidad de la propuesta de gestión con las capacidades existentes, deben inventariar y analizarse los requerimientos de gestión de la propuesta, diferenciándose las capacidades indicadas. En caso de encontrarse una incompatibilidad, hay que evaluar la posibilidad y probabilidad de que los usuarios mejoren su desempeño en la capacidad deficiente. Capacidad por mejorarse Conocimiento y habilidades. Capacidades organizativas Disponibilidad de mano de obra Capacidad financiera

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Posibles medidas Capacitación (cursillos y capacitación en acción) Generar experiencia en la gestión del embalse Compromiso colectivo para responder a las exigencias colectivas Sanciones por incumplimiento o inasistencia Capacitación a dirigentes / liderazgo Aumento de contribuciones en mano de obra Cambiar temporada Contratar grupos de trabajo para limpieza y mantenimiento Aumento de los aportes financieros Medidas de coerción para exigir cumplimiento de aportes definidos Erradicación de males manejos, mediante mejora de la administración.

Si se concluye que es imposible o poco probable que se aumenten las capacidades para enfrentar los requerimientos de la gestión, debe pensarse en propuestas de entrega alternativas que son menos exigentes en cuanto a las capacidades de gestión, por ejemplo: ~ Planificación de riego más sencilla. ~ Unificación de largadas para los distintos sectores. ~ Menos manipulaciones de la presa. ~ Menores costos de transacción. En general, las propuestas menos complejas y más baratas son las que implican una menor flexibilidad en cuanto a la distribución de agua y consecuentemente una menor productividad del agua.

5.4.2. Lecciones sobre las capacidades de gestión en los Andes •

De las experiencias en proyectos y sistemas con embalses mayores pueden sacarse algunas primeras estimaciones sobre las capacidades de gestión de las organizaciones de regantes, que se reflejan en la tabla siguiente. En cada caso, debe analizarse las capacidades específicas de la organización en cuestión. Conclusiones generales sobre capacidades de gestión de organizaciones de riego Capacidad Conocimiento y habilidades.

Pos/neg Conclusiones + Suele haber experiencia en manejo y repartición de agua. En su defecto hay una asimilación rápida del tema. – En general, no hay registros inequívocos de los derechos de agua de los usuarios A las organizaciones de riego les cuesta efectuar operaciones matemáticas con volúmenes, tiempos y caudales.

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Capacidad Capacidades organizativas

Pos/neg Conclusiones + Existe costumbre de reuniones / asambleas y de toma de decisión colectiva. Existen reglas en cuanto al cumplimiento y sucesión de cargos dirigenciales. Hay mecanismos de coerción para exigir el cumplimiento de reglas establecidas. – Los dirigentes de las organizaciones de riego son voluntarios, que no disponen del tiempo suficiente para efectuar las tareas operativas y de gerencia. Las organizaciones de riego suelen ser inmediatistas y carecer de una visión o política hacia el futuro. En los sistemas de riego suele haber poca renovación de dirigentes, ni existe el sistema de transferencia de conocimiento / destrezas. Las organizaciones de regantes tienen problemas en manejar grandes cantidades de datos, lo que les complica introducir reestructuraciones profundas en la gestión. Disponibilidad de mano de obra + En general, las organizaciones de riego cuentan con amplia disponibilidad de mano de obra. En muchos casos, existen albañiles y cerrajeros que pueden dirigir trabajos semi-especializados. – La disponibilidad de mano de obra depende de la época del año. También hay épocas de disponibilidad mínima. El rendimiento en los trabajos colectivos sin control externo suele ser bajo, por lo que deben invertirse muchos jornales. Capacidad financiera + Suele existir una suficiente capacidad de recaudación para inversiones de emergencia. – La recaudación de fondos por los servicios brindados por la organización es uno de sus problemas mayores. A consecuencia, las organizaciones tienen problemas de asumir responsabilidades financieras continuas.

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6. Diseño de la gestión de agua de embalses • •

El diseño de la gestión de agua primeramente depende de las condiciones de escasez (6.1). En los sistemas de relativa escasez de agua, que es la situación más común, el diseño de la gestión se fundamenta en los derechos de agua y los cupos productivos para su uso (6.2), debe compatibilizarse con la producción agrícola (6.3) y la gestión de agua en la zona de riego (6.4) y resulta en una Propuesta de entrega (6.5). La Propuesta de entrega se convierte posteriormente en un Esquema de distribución (6.7) y un Plan de operación de la presa (6.8). Los principales factores y pasos en el diseño de la gestión de agua de embalses Principios básicos: - derechos de agua - cupos productivos Características de la agricultura regada Gestión de agua en la zona de riego Capacidades de la infraestructura

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Esquema de distribución Propuesta de entrega de agua Plan de operación de la presa

Cabe señalar que el diseño de la gestión del embalse se desarrolla como un proceso iterativo, en el que los elementos se ajustan de acuerdo con el avance en la definición de los demás.

6.1. Condiciones de escasez •

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Situación común: distribución de escasez. En la mayoría de los casos, aun contando con una presa, falta agua para todos los que quieren regar y/o para todos los terrenos que quieren regarse. En casos de abundancia, cada uno puede tomar cuándo y cuánto quiere. En tales casos hay que definir esquemas de distribución solo si la captación por uno influye en el acceso de otro. Pueden existir problemas de organización, por falta de mecanismos de coerción (corte de agua). Aun si hay problemas en el manejo de la presa o su agua, sigue habiendo suficiente agua para todos. Es una situación en la que fácilmente surgen y sobreviven ‘aprovechadores’.

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6.2. Principios básicos para la gestión de agua de embalses 6.2.1. Derechos de agua •

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Los derechos de agua son acuerdos internos sobre las porciones de usufructo que tiene cada uno de los copropietarios en el agua almacenada. Forman la base para la distribución de agua entre los copropietarios de un embalse. Los derechos de agua se definen localmente, de acuerdo con: i) usos y costumbres locales y ii) criterios de equidad. Los derechos de agua se expresan en volúmenes de usufructo. A la vez aluden a reglas operativas y obligaciones y derechos de participación en operación, mantenimiento y decisión colectiva. Para ser efectivos deben contar con reconocimiento de propios y ajenos. En cuanto a los derechos de agua pueden reconocerse por lo menos tres tipos de situaciones de cambio: ~ Situación 1. Embalses nuevos que no afectan derechos de usufructo existentes. ~ Situación 2. Embalses nuevos que interceptan un caudal básico con derechos de usufructo establecidos. ~ Situación 3. Embalses mejorados, que aumentan la capacidad de almacenamiento de un embalse existente Situación 1: En los embalses nuevos que no afectan derechos existentes, el diseño de la gestión puede efectuarse con solo los usuarios nuevos, sin consideraciones adicionales. Situación 2: En los embalses nuevos que cortan un caudal básico con derechos establecidos, deben reconocerse los derechos existentes, mediante: ~ Un volumen de agua establecido, con derecho de usufructo preferencial (caso Laka Laka, Sacaba). ~ Un caudal continuo, de similares características que el caudal básico afectado (caso Comarapa). Situación 3: En los embalses mejorados suele generarse una diferenciación entre tipos de derechos de agua: derechos antiguos y derechos nuevos. La situación de los usuarios con derechos antiguos es riesgosa, porque: ~ No hay seguridad en cuanto al llenado del volumen adicional del embalse. Por esta razón, los antiguos suelen exigir derecho de usufructo preferencial para el agua antigua, sin ser afectados por la inseguridad del agua nueva. ~ El número de usuarios nuevos puede sobrepasar el número de antiguos. En decisiones futuras, por contar con un número mayor los usuarios nuevos pueden retomar decisiones de derecho de usufructo preferencial. En las tres situaciones, la definición de los derechos de usufructo sobre el agua nueva, es un asunto entre beneficiarios, pero con ‘voz y voto’ de los actores externos. 42


Por tratarse de inversiones públicas, los encargados de dirigir la inversión deben buscar la forma más equitativa para distribuir el agua nueva entre las familias interesadas, tomando en cuenta la cantidad mínimamente necesaria para generar una producción relevante (‘cupo productivo’). 6.2.2. Cupos p ro ductivo s y derechos nuevos •

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Principio de distribución solidaria ~ Significa: distribución de agua entre muchos. ~ La distribución solidaria puede legitimarse en proyectos dirigidos al aumento de la seguridad alimentaria. ~ Aun así, la distribución solidaria tiene como límite mínimo el volumen de agua necesario para levantar un cultivo en una superficie mínima. Principio de volúmenes productivos e inclusión restringida ~ Significa: distribución entre un número limitado de beneficiarios para garantizar la productividad del agua. ~ Inversiones públicas en sistemas privados, suelen legitimarse con datos de mejoramiento de la producción y economía nacional. ~ La distribución del agua debe generar condiciones mínimas para un aumento renta ble de la producción. ~ Para asegurar un cupo de agua adecuada, debe definirse el número máximo de beneficiarios. Cupo productivo es un determinado volumen de agua, que entregada de forma adecuada, permite a un agricultor producir un cierto cultivo en una superficie suficiente como para generar ingresos o alimentos de relevancia. El cupo productivo se basa en una propuesta de productividad del agua, que se relaciona con el tipo de cultivos, el área por cultivarse por unidad productiva (mínima / adecuada), los períodos de producción, los requerimientos de agua, el calendario de aplicación, la existencia de otras fuentes de agua. La definición de los cupos productivos es un instrumento para delimitar el número máximo de socios que pueden participar en un sistema de embalse. Sobrepasar el número de socios generaría volúmenes de agua demasiado reducidas para tener un impacto productivo de importancia. En general, el cupo productivo expresa un volumen promedio de agua productiva, ela borado sobre la base de una rotación promedia de cultivos. En la definición de los cupos, es aconsejable partir de volúmenes algo exagerados, en vista de que en los procesos posteriores tienden a fraccionarse. En sistemas con especialización en la producción agrícola, pueden definirse cupos productivos por tipo de cultivo, tal como ocurre en otros países (asignación de volúmenes por tipo de cultivo). Una vez definidos los cupos productivos estos se convierten en porciones de participación en el embalse, los que se convertirán en derechos de usufructo reconocidos por el grupo de beneficiarios. 43


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En la entrega del agua, los cupos productivos no prescriben el tipo de cultivo por regarse, sino garantizan condiciones relativamente óptimas para la producción.

6.2.3. Sencillez y transparencia •

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La gestión de agua de un embalse debe ser sencilla y transparente, para que todos los socios de la fuente de agua puedan entender su funcionamiento y controlar el cumplimiento de los compromisos inherentes. La sencillez en la gestión significa: ~ Generar propuestas de entrega sencillos y fáciles de controlar. ~ Mantener constantes (en lo posible) los esquemas de distribución (‘rol de riego’) entre los grupos y dentro de los grupos. ~ Mantener constantes (en lo posible) los caudales de operación. La sencillez de la operación ayuda a simplificar el manejo de la presa (minimiza el número de manipulaciones en la operación de la presa, simplifica los caudales de salida, facilita el control del nivel de agua.).

6.3. Características de la agricultura regada 6.3.1. Calendario de aplicaciones • •

Punto de partida para el diseño de la gestión de agua de un embalse son los requerimientos de riego de los cultivos regados. Los requerimientos de agua de riego del embalse dependen del tipo de cultivo y el grado de satisfacción de su demanda de agua por otras fuentes. Entre las otras fuentes se considera la lluvia. [Demanda de agua] – [Agua de otras fuentes] = [Requerimientos de riego de embalse]

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Los requerimientos teóricos se expresan en milímetros por día. Para determinar el calendario de aplicaciones a un cultivo, se convierten los requerimientos teóricos en aplicaciones en el tiempo con las que se mantiene la suficiente cantidad de agua en el suelo para el buen desarrollo de las plantas, tomando en cuenta las especificidades del ciclo de desarrollo de la planta, como por ejemplo el tiempo de germinación y los posibles efectos negativos del agua en las plantas. Las aplicaciones tienen una dimensión de i) tiempo (momento y frecuencia) y ii) cantidad (lámina de aplicación). Una de las aplicaciones importantes para la agricultura es la de empanto o preparación del terreno. Esta aplicación no necesariamente tenga una función para el desarrollo del cultivo, por lo que no se la considera con un factor Kc. En los Valles de Cochabamba, un calendario de aplicaciones típico para el cultivo de papa es:

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Riego

Día

1º 2º 3º 4º 5º al 12º

0 35 65 80 Cada 10-15 días

Lámina (mm) 120 120 120 90 60

Objetivo y relación con itinerario agrícola Barbecho o empanto (siembra a los 5 días) Riego para la germinación (k’aspada) Primer riego al cultivo y primer aporque (chipida) Segundo riego al cultivo y segundo aporque Riegos al cultivo

En el calendario se destacan: ~ La aplicación de agua para el empanto y la preparación del terreno. ~ Una primera pausa después de la siembra. ~ Una segunda pausa después de la germinación. ~ La creciente demanda de agua con el avance del periodo de crecimiento, expresado en una mayor frecuencia de riegos. ~ El manejo de distintas láminas a lo largo del periodo de crecimiento. De similar forma, un calendario de aplicaciones típico para el maíz mishka es: Riego

Día

1º 2º 3º 4º al 12º

0 65 80 Cada 15 días

Lámina (mm) 120 120 120 90

Objetivo y relación con itinerario agrícola Empanto (siembra a los 5 días) Primer riego al cultivo (aporque antes o después) Segundo riego al cultivo Riegos al cultivo

En el calendario se destacan: ~ La aplicación de agua para el empanto del terreno. ~ Una pausa larga después de la siembra (un riego pronto puede afectar en la germinación de la semilla). ~ El manejo de distintas láminas a lo largo del periodo de crecimiento.

6.3.2. Planificación para un patrón de cultivos •

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En el diseño de la gestión de embalses, no se planifica para un cultivo en específico, sino para el conjunto de cultivos que existe en la zona de riego en un determinado período. Se determina el calendario de aplicaciones partiendo del ‘promedio’ de los requerimientos de riego de los cultivos presentes. En caso de haber grandes variaciones en los cultivos plantados en las distintas partes de un sistema de riego, se recomienda dividir la zona de riego en distintos sectores, identificados según los requerimientos de sus cultivos. Para cada sector se determina su pro pio calendario de aplicaciones. Así se evita establecer calendarios promedios, que son subóptimos para todos. Identificados los sectores con un patrón de cultivos relativamente homogéneo, es aceptable planificar para el conjunto de cultivos (de cada sector), por los siguientes motivos: ~ A pesar de existir cultivos distintos, suelen coincidir sus temporadas de siembra y cosecha. A causa de esta coincidencia, también los requerimientos de los cultivos en el tiempo son similares.

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~ Contando con un calendario de aplicaciones, los agricultores pueden adecuar el itinerario de los cultivos a la disponibilidad de agua. ~ Los agricultores suelen manejar diferentes parcelas y cultivos, lo que les da una cierta flexibilidad en la aplicación de su agua.

Distintos cultivos en una zona de riego

6.3.3. Planificació n para campañas enteras •

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A diferencia de los requerimientos teóricos que suelen presentarse por mes, para la planificación de los calendarios de riego de embalses se fija como escala de tiempo ‘las campañas de los cultivos’. La duración de cada campaña y su posición en el año dependen de cada lugar (campaña de año, campaña invernal, campaña intermedia). La gestión de los embalses debe garantizar la disponibilidad de agua durante toda una campaña y evitar que a los cultivos sembrados con agua de riego, les falta agua en un período posterior de su crecimiento. Sobre todo en los sistemas de regulación, poder dar seguridad de agua para toda la campaña es uno de los factores importantes por considerarse en la definición de la gestión.

6.4. Características de la gestión en la zona de riego

En el diseño de la gestión del agua de un embalse, deben tomarse en cuenta las características de la gestión en la zona de riego, porque éstas tienen influencia en las propuestas de entrega de agua que pueden diseñarse para el agua del embalse. Entre las características principales se tienen: la presencia de otras aguas (6.4.1), la existencia de sectores socioespaciales (6.4.2), las preferencias en cuanto a la distribución (6.4.3) y las capacidades de la infraestructura hidráulica (6.4.4). 6.4.1. Presencia de otras aguas • •

Si hay otras fuentes, la gestión del embalse debe compatibilizarse con la gestión de las otras aguas. Para su compatibilización, deben conocerse las características de las otras aguas: ~ El tipo de fuente: fuente natural o fuente regulable.

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En el caso de las fuentes naturales, es común que la gestión del embalse se ajusta a la gestión de la fuente natural. En caso de fuentes regulables, la compatibilización puede ser cuestión de ajuste mutuo. ~ El caudal: caudal continuo o discontinuo, fluctuaciones en el caudal, períodos de caudales de mayor importancia. ~ Los derechos de agua en la fuente: división de los derechos entre los usuarios, frecuencia de familias sin derecho de agua. Al conocerse las características de las otras fuentes, la compatibilización puede llevar a: ~ Operación complementaria: 1. El agua del embalse complementa el agua del flujo básico de un cauce natural o vertiente, desde el momento que disminuye su caudal. 2. El agua del embalse se usa al inicio de la campaña en un cultivo que después recibirá agua de lluvia. ~ Operación independiente: el agua del embalse mantiene una parcela que no recibe agua de otras fuentes. ~ Operación alternada con otras fuentes: en la zona de riego, el agua del embalse alterna con el agua de una fuente natural (ríos o vertiente) para generar una frecuencia más óptima para los cultivos. Este tipo de operación puede darse en lugares donde los turnos de la fuente natural dejan intervalos demasiado largos para el riego óptimo de los cultivos. En esas situaciones también puede pensarse en una reorganización de la gestión de la fuente natural y generar una operación independiente. ~ Operación alternada por razones de operatividad: también existe la alternación con otras fuentes por razones operativas, para i) evitar la mezcla de muchas aguas, ii) evitar sobrecargar la infraestructura.

6.4.2. Existencia de sectores / grupos territoriales • •

Si la zona de riego es reducida, puede considerársela como un solo sector y diseñar la gestión del agua de forma homogénea. Si la zona de riego es amplia y dispersa, pueden distinguirse distintos sectores. Los sectores pueden diferenciarse por distintas razones: ~ Sociales: Suelen existir grupos territoriales como (conjuntos de) comunidades, suyos o parroquias, que suelen formar una base adecuada para la acción colectiva del riego (distribución de agua, mantenimiento). ~ Agroecológicas: Las condiciones agroecológicas pueden generar sectores con variaciones en los sistemas de cultivo, periodos de siembre – cosecha, requerimientos de agua de riego. ~ Geográficas: La distinción geográfica más conocida es la entre el margen derecho y izquierdo. En algunos sistemas de constelación compleja, la topografía del terreno divide el área regable en distintos sectores naturales, separados por quebradas o serranías. ~ Una combinación de las tres.

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La existencia de distintos sectores induce a diseñar una gestión de embalse que tome en cuenta las condiciones específicas de cada sector (por ejemplo: patrón de cultivos, pendientes, periodos de cultivos, itinerario agrícola, presencia de otras aguas) lo que puede resultar en flujos de agua (semi)-independientes, siempre y cuando los sectores tengan una extensión suficiente que permite operar con flujos separados.

6.4.3. Preferencia s en cuanto a la distribución •

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Dentro de los sectores de riego, el diseño de la gestión depende de las preferencias en cuanto a las modalidades de distribución aplicadas. Algunos ejemplos de la variedad de modalidades de distribución. ~ Riego diurno (solo de día) versus riego continuo (día y noche, sin interrupción). ~ Monoflujo (sin reparto del caudal dentro de un sector; caudal de riego mayor, tiem po de riego más reducido) versus multiflujo (reparto del caudal dentro de un sector, riego simultaneo de agricultores vecinos). ~ De arriba hacia abajo, viceversa o intercalado (un turno en una dirección, el siguiente turno al revés). ~ Secuencia fijas (siempre en el mismo orden) versus secuencias flexibles (con orden de acuerdo con condiciones de cultivo). ~ Riego por turnos fijos (duración definida) versus riego por turnos flexibles (‘hasta terminar la parcela’). De cada modalidad de distribución debe estudiarse cómo influye en la propuesta de entrega de agua por diseñarse.

6.4.4. Capacidad de la infraestructura hidráulica •

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La capacidad de la infraestructura es un condicionante para el diseño de la gestión, pero no suele ser muy determinante. En la mayoría de los sistemas, las capacidades de la infraestructura soportan distintas propuestas de gestión. Sin embargo, al diseñar la gestión, hay que controlar si la infraestructura tenga las dimensiones suficientes para largar, captar y conducir los flujos propuestos. En particular: ~ El Esquema de distribución debe compatibilizarse con las capacidades de la toma y los canales principales. ~ El Plan de operación de la presa debe compatibilizarse con las capacidades de la compuerta y canales de salida.

6.5. Propuesta de entrega de agua •

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Los principios básicos para la gestión y las características de la gestión en la zona de riego forman las condiciones para el diseño de la gestión del agua de embalse. Una vez identificadas, se elabora la Propuesta de entrega de agua, tanto a nivel del sistema (6.5.1), como dentro de los sectores (6.5.2). En un próximo paso, la Propuesta de entrega se convierte en el Esquema de distribución y de largadas (6.6), acompañado del Plan de operación de la presa (6.7).

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La propuesta de entrega de agua define de forma general la distribución de agua a los beneficiarios de un sistema. En la propuesta de entrega se especifican los caudales, la duración de los turnos, la frecuencia entre turnos y la secuencia general entre sectores. La propuesta de entrega se basa en: ~ Los objetivos del riego. ~ Los requerimientos de riego de los cultivos en el tiempo Se considera un sistema de cultivo promedio, sin fijarse en los detalles de cultivos de cada agricultor, su demanda de agua y la presencia de agua de otras fuentes (lluvia, otras fuentes de riego). ~ Los derechos de agua y los cupos productivos. La propuesta de entrega considera dos niveles: ~ La entrega de agua a nivel del sistema, incluyendo el reparto entre sectores. ~ La entrega de agua dentro de los sectores.

6.5.1. La entreg a a nivel del sistema y reparto entre sectores • •

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Los temas principales por definirse al nivel del sistema y para la distribución a los sectores, son: El caudal de distribución. ~ El caudal de distribución es el caudal básico de entrega de agua a los beneficiarios. ~ El caudal básico se define tomando en cuenta: condiciones topográficas del terreno, tipos de suelo, experiencias de riego. ~ Se recomienda fijar un caudal de distribución único para todo el sistema y toda la época de riego, porque beneficia la transparencia en el manejo del sistema. ~ A un sector o canal puede entregarse un múltiplo del caudal de distribución. El punto de entrega del caudal de distribución. ~ El caudal de distribución puede entregarse en la toma, un punto de reparto principal o a la entrada de canal parcelario. ~ Las dos propuestas varían en la responsabilidad de las pérdidas de conducción: el sistema más solidario entrega el caudal de distribución más cerca del usuario. ~ El caudal de salida de la presa es igual a la suma de los caudales de distribución más sus pérdidas de conducción. El horario del riego. ~ Para la gestión de los sistemas de embalse puede optarse por operar sólo de día (12 a 18 horas), o por operar día y noche. Además, pueden definirse días específicos para el riego (por ejemplo excluyendo los días del fin de semana). ~ La operación de día, genera un aumento exponencial de las manipulaciones de la presa (apertura y cierre diarios) y una repetida pérdida de agua a causa del llenado de los canales. Las desventajas del riego de noche, deben compararse con el aumento de la complejidad de la operación del riego exclusivamente diurno.

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El grado de unificación en la distribución. ~ Si existen varios sectores puede optarse por una entrega unificada entre los sectores (todos los sectores en el mismo periodo con la misma frecuencia) o una entrega diferenciada (cada sector define su periodo y frecuencia óptima). ~ La entrega diferenciada entre sectores requiere de una planificación más detallada y un control más estricto en las separaciones de los flujos de agua. A consecuencia de una entrega diferenciada aumenta el número de manipulaciones de la presa. El grado de flexibilidad en la distribución. ~ Cada propuesta de entrega debe mantener la flexibilidad suficiente para responder a las condiciones climáticas del año. Considerando estas condiciones, se decide sobre fechas de largadas, posibles interrupciones del riego, etc. ~ De acuerdo las características del sistema de riego, debe definirse en cuanto al nivel de flexibilidad permitida, identificando las unidades mínimas de planificación dentro de las cuales no pueden existir variaciones entre sus socios. ~ En casos singulares, pueden introducirse grados de flexibilidad específicos (Ejem plos: En Comarapa existe el ‘levante de compuerta’ para canales que piden un aumento de caudal. En Sacaba existe un caudal estándar para todos los sectores, pero un sector recibe un caudal distinto por sus características topográficas).

6.5.2. La entreg a de agua dentro de los sectores • •

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En cuanto al diseño de la distribución dentro del sector, debe definirse: La subdivisión de los sectores en unidades de entrega ~ En los sistemas de sectores de tamaño menor, estos automáticamente se consideran las ‘unidades de entrega de agua’. Las unidades de entrega son espacios dentro de los cuales, por coherencia social, los usuarios pueden asumir sin problemas las tareas organizativas para la distribución del agua. Unidades de entrega comunes son las comunidades o suyus. ~ De los sistemas con sectores de tamaño mayor, se subdividen sus sectores en ‘unidades de entrega de agua’. Dentro de cada sector, se define la secuencia de riego entre las unidades de entrega. Esta secuencia puede ser fija o cambiante. La secuencia de entrega dentro de cada unidad ~ La secuencia de entrega de agua dentro de las unidades, se conoce como el ‘rol de riego’, que estipula el orden y los horarios de entrega a cada uno de los usuarios. ~ Es común que existen secuencias cambiantes, que suelen tener como objetivo igualar las condiciones de riego para todos los usuarios dentro de la unidad (por ejem plo, riego de arriba hacia abajo alternado con riego de abajo hacia arriba) Arreglos en cuanto al llenado y vaciado de los canales. ~ En algunos sistemas, el tiempo de llenado es asumido como una pérdida colectiva. En otros, el tiempo de llenado es considerado parte del derecho del primer usuario. ~ En algunos sistemas, el tiempo de vaciado es considerado como parte del derecho del último usuario (con la desventaja de una gradual disminución del caudal). En otros, el sistema dispone el ‘agua de cola’ para la venta.

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6.6. Ejemplos 6.6.1. Sacaba •

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•

• •

Descripción de los sistemas de riego de Sacaba y las actividades del proyecto de riego (sistemas de mita, sistemas de embalse, distribución espacio-temporal del agua, cultivos actuales y potenciales, épocas de cultivo). En la fase de diseño se definió como cupo productivo un volumen suficiente para abastecer 2500 m2 de cultivo regado. Según estimaciones convencionales, el volumen debería ser equivalente a 2500 m3. La definición de la propuesta de entrega fue un proceso iterativo: ~ Primera propuesta de entrega: 5 * 2 horas, 70 l/s. ~ Segunda propuesta de entrega: 10 * 1 horas, 70 l/s. ~ Tercera propuesta de entrega: 14 * 1 horas, 50 l/s Sector de planificación: conjunto de comunidades que conforman un hilo. Propuesta esquema de largadas: hilos paralelos independientes, caudales estándares.

6.6.2. Incahuasi •

• • •

Descripción de los sistemas de riego de Incahuasi y las actividades del proyecto de riego (acequias, caudales disminuyentes, gestión de riego actual, cultivos actuales y potenciales, épocas de cultivo). Definición del cupo productivo: 4 riegos (entre preparación y al cultivo), terreno por familia 0.5 hectárea, lámina de 85 milímetros: volumen = 1.700 m3. Propuesta de entrega: como caudal continuo (5 l/s) a canales existentes. Sector de planificación: acequia

6.6.3. Comarapa •

•

•

• •

Descripción de los sectores de riego en el sistema y las actividades del proyecto de riego (construcción represa y canales, mayor interrelación entre canales, división en áreas antiguas y nuevas, distribución espacio-temporal del agua, cultivos actuales y potenciales, épocas de cultivo). En la fase de diseño se definieron cupos productivos de acuerdo con las tres épocas de cultivos. Para cada época se establecieron patrones de cultivos y se definieron láminas de agua por unidad de superficie, las que pueden convertirse en volúmenes de agua por hectárea. La definición de la propuesta de entrega se hizo por periodo de cultivo y de acuerdo con las demandas de riego de los cultivos. La propuesta de entrega se basa en un caudal unitario. Los sectores o unidades reciben uno o varios caudales unitarios a la vez, de acuerdo con su superficie total. Sector de planificación: sectores y unidades de entrega. Propuesta para esquema de largadas: flujos paralelos hacia todos los sectores. El caudal de la largada es igual a la suma del número de caudales unitarios. Los caudales deberían variar poco durante una época de cultivo, pueden haber cambios mayores entre épocas de cultivo (por razones de derecho de agua). 51


6.7. Turnos de riego y esquema de largadas •

•

•

•

•

• •

Una vez establecida y consensuada la propuesta de entrega (si se requiere especificada para distintos sectores), pueden fijarse los detalles de la distribución práctica del agua, elaborándose los turnos de riego y el esquema de largadas. Los turnos de riego estipulan fecha y hora de la entrega de agua a los sectores y dentro de los sectores a las unidades. En cada unidad, mediante los roles de riego los turnos colectivos se dividen en turnos individuales, también con fecha y horario de entrega de agua. Se debe procurar que los turnos entre unidades y los roles de riego sean lo más constantes posible (dejando espacio para las eventuales variaciones regulares / repetidas). Tal constancia permite desarrollar un cierto automatismo en la distribución del agua (cada unidad sabe en qué secuencia recibe su agua y cada regante sabe después de quién le toca). Para ayudar a que el turno dentro de un sector de riego sea constante, se recomienda procurar que la suma de la duración de los turnos de sus unidades, sea igual a la frecuencia óptima de riego dentro del sector. El calendario de los turnos puede variar de año en año, porque en última instancia de penden de las condiciones climáticas y el calendario agrícola de cada año. En casi todos los sistemas existentes suele observarse tal flexibilidad, aun cuando el discurso formal proclama la existencia de fechas fijas para las largadas. El conjunto de turnos de riego de los sectores, se traduce en un ‘esquema de largadas’, entendido como la secuencia calendario de apertura y cierre de la presa. El esquema de largadas puede contener largadas más o menos fijas y sencillas (por ejemplo: de duración fija y sin cambios de caudal) o contener largadas de grandes fluctuaciones a lo largo de su duración (con repetidos ajustes del caudal en el tiempo).

6.8. Plan de operación de la presa • •

•

El plan de operación de la presa se deriva del esquema de largadas, anotando en ello: las actividades de operación por efectuarse y las fechas y horarios de cada actividad. A la vez, la elaboración del plan de operación de la presa puede tener influencia en la definición del esquema de largadas y los turnos de riego, cuando en la elaboración de su detalle se descubre que el esquema propuesto genere un plan de operación demasiado exigente. En tales casos, se intenta simplificar el plan de operación, para lo que se precisa ajustar el esquema de largadas. El plan de operación debe optimizarse tomando en cuenta: ~ El número de manipulaciones. Normalmente la presa se encuentra a una distancia considerable de la zona de riego, por lo que una reducción en el número de actividades en la presa disminuye considerablemente el presupuesto y esfuerzo necesarios para su operación.

52


~ Combinaciones de actividades. En lo posible, se hacen coincidir las manipulaciones del caudal de salida, con el control del nivel de agua y del caudal de agua que sale del filtro. ~ Los horarios de operación. En lo posible, se planifican las actividades en la presa para horarios diurnos para tener la visibilidad suficiente para efectuarlas de forma cómoda. •

Por la interrelación entre el esquema de largadas y el plan de operación de la presa, la elaboración de los dos se considera una actividad iterativa, en la cual se van optimizando sus detalles hasta lograr un equilibrio aceptable entre las fechas y horarios de entrega de agua y los requerimientos de operación de la presa (más detalles se discuten en el capítulo 7).

6.9. Comparación con la gestión campesina de embalses •

•

Se constata que en muchos sistemas de embalse manejados por organizaciones campesinas, la gestión de agua no favorece de forma adecuada los criterios productivos del uso del agua. Esta deficiencia puede tener distintas explicaciones: ~ En sistemas antiguos, los arreglos de gestión fueron diseñados en condiciones distintas a las actuales, pero persisten en los ‘usos y costumbres’. Es común que los arreglos fueron diseñados para otros cultivos con intervalos mayores. Por ejemplo, en los embalses antiguos del Valle de Cochabamba reinan turnos de 3 semanas, que son aptos para el cultivo de maíz, pero no permiten cultivar productos actualmente más rentables como flores o hortalizas. En general, los arreglos fueron diseñados para un menor número de usuarios. Con el tiempo se produjo una dispersión temporal y espacial de los turnos, a causa de procesos de herencia y compra-venta del agua. La dispersión genera mayores pérdidas de agua, complica la producción de cultivos más intensivos y reduce las superficies por cultivarse. Los arreglos establecidos, se convirtieron en ‘usos y costumbres’, que normalmente están fuertemente arraigados en la organización. Es problemático que los ‘usos y costumbres’ conciernen tanto aspectos constitucionales, como operativos, por lo que también las reglas operativas se han perdido flexibilidad, porque en términos discursivos cada cambio afecta los ‘usos y costumbres’. ~ En sistemas nuevos, los arreglos de gestión suelen favorecer el criterio de la sencillez. Si bien hay pedidos para organizar la gestión de agua según las divergentes demandas de los distintos sectores, existe una tendencia a simplificarla mediante propuestas promedias uniformas (por ejemplo: monoflujo a toda la secuencia de usuarios). Tales propuestas generan inconveniencias en la distribución del agua como: fechas de aplicación inadecuadas e intervalos largos. Dentro de este contexto, los usuarios deben adecuar sus actividades productivas a las inconveniencias de la distribución de agua y aceptar las restricciones para una producción más productiva o rentable. 53


Donde sea posible, los productores buscan resolver las inconveniencias mediante la búsqueda de fuentes de agua adicionales, sea de forma individual o colectiva (agua subterránea, otros embalses). •

Se constata que las organizaciones campesinas encuentran dificultades en sus intentos de adecuar la gestión del agua de sus embalses hacia un patrón más productivo, porque: ~ Las propuestas de mayor impacto productivo suelen generar un aumento en las tareas de planificación, operación y control. ~ El diseño de cualquier propuesta requiere del manejo de grandes cantidades de datos (número de acciones o horas, horarios, intervalos, etc.), lo que es problemático para los usuarios campesinos. ~ Eventuales cambios en la gestión requieren transparentar la distribución existente, lo que no siempre es en el interés de todos. Suele haber personas tienen interés en que no se clarifiquen todos los detalles de la distribución por haberse aprovechado de algunas ‘horas pérdidas’. ~ Se requiere de una autoridad indiscutible en el sistema, quien goza del respeto de todos los usuarios y sea capaz de llevar adelante la modificación. ~ Cualquier cambio en la gestión, si bien en términos colectivos puede evaluarse positivamente, genera efectos negativos para algunos socios (por ejemplo el cambio de un turno de día a la noche). Protestas sobre impactos negativos pueden inhibir el avance en el proceso. ~ Por la complejidad de la tarea, los impulsores de un reordenamiento no pueden asegurar un resultado exitoso, que pueda satisfacer a todos.

54


7. Actividades de operación relacionadas con el embalse •

•

Las obras de los proyectos de riego serán entregadas a la responsabilidad de los usuarios y por tanto deben implementarse oportunamente actividades orientadas a su capacitación en el uso del sistema nuevo o mejorado. Este proceso de capacitación debe terminar con la elaboración y entrega de un Manual de Operación y Mantenimiento entendible en el que se resumen todas las actividades necesarias en cuanto a operación y mantenimiento que puedan garantizar la sostenibilidad del funcionamiento físico y organizativo del sistema de riego beneficiado. La operación de un embalse es un proceso permanente que tiene periodos consecutivos de llenado y vaciado del volumen almacenado. Este proceso continuo debe ser acompañado y controlado por los usuarios.

7.1. Vigilancia en la época de llenado •

•

•

•

•

El esquema de alimentación de un embalse considera la captación de escurrimientos de una determinada superficie denominada cuenca de aporte, a través de una infraestructura de captación (en caso necesario): ~ Un esquema de alimentación ‘simple’, es un embalse alimentado solo con aguas de su cuenca propia. Ejemplos: Laka Laka, Angostura. ~ Un esquema de alimentación ‘medianamente complejo’ es un embalse alimentado por, además de las aguas de su cuenca propia, trasvases de cuencas vecinas a través de una red de tomas y canales de aducción. Ejemplo: Totora Khocha, Achocalla. ~ Un esquema de alimentación ‘complejo’ puede contemplar, además de las condiciones anteriores, un aprovechamiento compartido (de las aguas de las cuencas de aporte) con otros sistemas de riego bajo acuerdos o usos y costumbres susceptibles de colapsar por la mayor demanda de agua existente. En general, el volumen de agua almacenado y disponible para riego, cada temporada, depende fundamentalmente del proceso de alimentación y llenado del embalse durante la época de lluvias. Por esta razón, el esquema de alimentación y su funcionamiento deben ser oportunamente controlados y supervisados por los usuarios. Dependiendo de la complejidad de cada caso, el control del llenado demandará mayores o menores requerimientos (personal, transporte) que incidirán en el costo general de funcionamiento del sistema de riego. Un aspecto influyente en los costos es la distancia hacia el embalse y las obras de su esquema de alimentación, por lo que se hace difícil el cuidado directo por parte de los usuarios. Es necesario contratar gente del lugar para vigilar el estado de las obras y hacer los ajustes necesarios en ellas. Algunas actividades importantes durante el periodo de alimentación del embalse son: ~ Finalizada la época de largas y antes del proceso de llenado, verificar el cierre hermético de la compuerta / válvula. Se debe aprovechar para efectuar el correspondiente mantenimiento. 55


•

~ Verificación regular, a través de recorridos de inspección, del adecuado funcionamiento de todas las obras comprendidas en el esquema de alimentación del embalse: tomas, empalme quebradas, canales de aducción, repartidores y obras de arte. ~ En el periodo de llenado debe hacerse un registro regular de los niveles de agua y su correspondiente transformación en volumen de agua recurriendo a la curva alturavolumen, para verificar la disponibilidad de agua. ~ A medida que se incrementa la altura de agua en el embalse, debe registrarse la variación del caudal del dren de pie. ~ En presas con problemas de colmatación que dispongan de accesorios para la eliminación de sedimentos, debe efectuarse el lavado de los sedimentos aprovechando las primeras crecidas. Aunque este proceso es de discutible eficacia. Como un ejemplo ilustrativo y referencial se presenta el esquema de alimentación del embalse Achocalla, el cual contempla las siguientes obras: ~ 1 Embalse de almacenamiento principal (Achocalla) ~ 3 Embalses de aporte adicional (Tabla Laguna, Atoj Huachana, Runtu Khocha) ~ 5 Tomas de captación ~ 32 Kilómetros de canal de aducción (trasvases) ~ Obras de arte (repartidores, medidores, rápidas, empalme quebrada, vertederos) ~ 3.8 km2 de cuenca propia y casi 50 km2 de cuenca de aporte mediante trasvase

56


7.2. Operación de la presa para la distribución 7.2.1. Actividades en la operación de la presa •

•

•

•

La deseada sostenibilidad del buen funcionamiento de la infraestructura de un embalse depende de la implementación transparente de un adecuado Plan de Operación, conce bido y elaborado acorde a los requerimientos y capacidades de los usuarios. Este Plan debe contemplar los siguientes aspectos básicos: ~ Plano base del esquema general de alimentación del embalse ~ Esquema general de distribución ~ Lista de actividades necesarias de operación ~ Cronograma de ejecución de las actividades identificadas ~ Requerimiento de las actividades (personal, material, etc.) ~ Elaboración de presupuesto de operación ~ Plan de financiamiento del presupuesto de operación ~ Asignación de responsabilidades En la operación de la presa en el período de evacuación de las aguas se presentan las siguientes actividades: ~ Manipulación (apertura y cierre) de la compuerta / válvula. ~ Registro de niveles de agua en cada manipulación de la compuerta / válvula. ~ Registro de caudales evacuados con el medidor a la salida del embalse. Debe aprovecharse para registrar también el caudal de la estructura de drenaje del cuerpo de la presa. ~ Cuantificar el volumen de agua recibido en la zona de riego y evaluar con el volumen de agua evacuado de la presa. ~ Evaluar si el volumen de agua en el embalse satisface los derechos de agua aun no cubiertos. ~ Según resultado de la evaluación anterior, ajustar el plan de distribución (caudales, tiempo). ~ Evaluar la posibilidad de un volumen remanente al final de las largas y definir su disposición (se guarda, se reparte o se vende). Como ejemplo representativo, en la próxima página, se presenta información acerca de la operación del embalse Achocalla, en el período de largas del 2002.

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Presa Achocalla Registro de Operación, temporada 2002 Caudal (l/s) Nivel agua Antes Despues (m)

Visita (N°)

Fecha

Hora

1

1-Jun

22

8,50

0

70

Aperturapara zona norte(sociosnuevos)

2

7-Jun

21

8,40

70

0

Cierre de compuerta

3

17-Jun

0

8,38

0

4

24-Jun

13

8,03

140

5

25-Jun

22

8,00

70

0

Cierre de compuerta

6

22-Jul

22

7,95

0

70

Aperturapara zona norte(sociosnuevos)

7 8

26-Jul 29-Jul

11 6

7,85 7,75

70 140

140 0

Inicio de hilo zona sur (socios nuevos)

9

31-Jul

14

7,74

0

35

Aperturapara zona alturas(sociosnuevos)

10

2-Ago

9

7,70

35

18

Regulación para kholuyo (socios nuevos)

11

5-Ago

23

7,68

18

88

Inicio de hilo para zona sur (socios nuevos)

12

7-Ago

16

7,60

88

70

Cierre hilo zona alturas

13

12-Ago

23

7,48

70

140

Inicio hilo zona norte

14 15

18-Ago 21-Ago

3 20

7,51 7,53

140 158

16

23-Ago

9

7,57

88

158 Aperturapara zona alturas: solo Kholuyo (socios nuevos) 88 Cierre hilo zona norte (y este), 70 Cierre hilo Kholuyo

17

23-Ago

23

7,60

70

18 19

30-Ago 2-Sep

4 9

7,45 7,40

140 70

20

4-Sep

21

7,40

0

21

10-Sep

10

7,10

140

140 Apertura2 hilos: norte-nuevos, central-antiguos (desde 12-Sepcontinuó como hiloT.Laguna) 170 Aperturahilo Tabla Lagunas(Larati Chico) 30 /l s

22

11-Sep

9

7,05

170

100

Cierre hilo zona norte (socios nuevos)

23

12-Sep

10

7,03

100

70

Cierre hilo Tabla Lagunas (Larati Chico)

24

12-Sep

23

7,03

70

25 26

16-Sep 18-Sep

23 21

6,88 6,70

130 252

130 Aperturahilo Zona Sur (sociosnuevos) 252 Apertura3 hilos: Catachilla70 (antiguos), Larati Chico 35 y Kholuyo17 (nuevos) 217 Cierre hilo Latrati Chico 35 l/s (nuevos)

27

22-Sep

3

6,50

217

200

Cierre hilo Kholuyo 17 l/s (nuevos)

28

22-Sep

15,5

6,47

200

140

Cierre hilo Tabla Laguna 60 l/s

29

23-Sep

9,5

6,40

140

70

Cierre hilo Sur 70 l/s

30

25-Sep

23

6,30

70

210 Aperturahilo norte70 l/s(antiguos) y este-sur 70 l/s(nuevos)

TIPO DE OPERACIÓN y Observaciones

140 Aperturapara zona nortey zona sur (sociosnuevos) 70 Cierre hilo zona norte

Cierre de compuerta

140 Aperturahilo norte, socios antiguos 70 Cierre hilo norte, socios antiguos 0 Cierre de compuerta (hilo sur)

Operación Embalse Achocalla, Temporada 2002 Control de caudal de salida 300

250

200 ) s / l ( o d a g r a l l a d u a C

150

100

50

0 1-Ene

31-Ene

2-Mar

1-Abr

1-May

Operación tradicional

31-May

30-Jun

30-Jul

29-Ago

28-Sep

28-Oct

27-Nov

27-Dic

Operación 2002

58


• •

•

•

Para que la operación del embalse sea sostenible hay que optimizar algunos aspectos claves. Medición y control de los caudales de salida: ~ Para evitar dificultades y probablemente perjuicio a una parte o a todos los usuarios del sistema, se deben controlar los caudales de operación de la presa. Por ejemplo, en el sistema Achocalla, un error del 7% en el manejo de los caudales (caudal mayor al planificado) significará perder un turno para todos los usuarios. El impacto negativo de pérdida de un turno es mayor que recibir 7% más de agua en cada turno. Número de manipulaciones de la presa ~ Considerando que la presa generalmente se encuentra lejos de la zona de riego (donde viven los usuarios), el Plan de operación de la presa debe considerar la minimización de las manipulaciones de la compuerta / válvula por el costo que representa cada una de ellas y el consecuente aumento de las obligaciones económicas de los usuarios. Costos de operación ~ Para el cumplimiento de las actividades de operación del embalse se requiere de un presupuesto anual cuyo financiamiento debe ser asumido por los beneficiarios. ~ El presupuesto dependerá de las condiciones particulares de cada sistema de riego. Como ejemplo, se presenta los costos de operación evaluados preliminarmente para el Sistema Achocalla:

59


Sistema Achocalla Presupuesto Anual para OPERACIÓN Rubro

Descripción

Unidad Cantidad

Precio Unitario (US$)

Precio Total (US$)

%

Otro financiam (US$)

OPERACIÓN SISTEMA Personal Gastos operativos

Medio de transporte

Técnico para O&M (medio tiempo)

mes

14

200

2.800

51,9%

Qhawadores (2)

mes

6

70

420

7,8%

Adquisición computadora

global

1

700

Mantenimiento computadora

veces

2

15

30

0,6%

Material de escritorio

mes

12

10

120

2,2%

Refrigerio

mes

12

20

240

4,5%

Transporte público, pasajes

mes

12

5

60

1,1%

Compra motocicleta

global

1

1.200

Seguro motocicleta

global

1

120

120

2,2%

SOAT motocicleta

700

1.200

global

1

15

15

0,3%

Gasolina motocicleta

mes

12

30

360

6,7%

Mantenimiento motocicleta

mes

12

20

240

4,5%

Adquisición de vehículo

global

1

5.000

Mantenimiento vehiculo

mes

12

30

360

6,7%

SOAT vehiculo

global

1

35

35

0,6%

Seguro vehículo

global

1

350

350

6,5%

Gasolina vehiculo

mes

12

20

240

4,5%

5.390

100%

TOTAL

US$ :

5.000

6.900

cambio Bs/US$ : 7,76

Resumen en Total Presuspuesto Derechos de agua Achocalla

Horas

Aporte por hora

Bs$ / hr

APORTES ANUALES Aporte primer año Aporte los demás años

Bs$ / hr Bs$ / hr

Derechos de agua: Derechos antiguos Acciones nuevas TOTAL

473 882

41.826 15.659

53.544 15.659 3,42

2,67

6,09 2,67

si no hay otro financiamiento

turnos horas: 7 3.311 14 12.348 horas: 15.659

7.2.2. Control de vo lumen de agua en el embalse •

•

•

Para tener un control de la disponibilidad de agua, debe verificarse regularmente el nivel de agua en el embalse y comprobar si el nivel corresponde con el volumen teóricamente presente, es decir coincide con la resta del volumen inicial menos volumen de largadas y pérdidas (filtración, evaporación). Controlar el nivel de agua es de mayor importancia en los sistemas con hilos de agua independientes, en vista de que una menor disponibilidad de agua puede afectar de forma desigual a los distintos sectores del sistema. En caso de haber algún déficit del agua real con relación al cálculo teórico, deben tomarse las medidas necesarias para distribuir la falta de agua de acuerdo con los criterios vigentes en el sistema. En la mayoría de los casos hay que introducir una corrección proporcional de los caudales de entrega.

60


•

•

Los pasos básicos para el control del nivel de agua en la presa entre los momentos t0 y t1 son: ~ Medir: Nivel de agua en la presa en t0 ~ Convertir: Nivel de agua t0 ⇒ volumen t0 ~ Registrar: Caudales * tiempos en intervalo t1 – t0 ~ Estimar: Evaporación en intervalo t1 – t0 ~ Calcular: Volumen usado en intervalo t1 – t0 ~ Calcular: Volumen t0 – Volumen usado = Volumen t1 ~ Convertir: Volumen t1 ⇒ nivel teórico t1 ~ Controlar: Nivel teórico con nivel de agua t1 Se recomienda para el control de los niveles de agua diseñar una hoja electrónica, basada en las curvas altura – volumen y altura – espejo de agua, que permite la conversión automática de los volúmenes usados en niveles teóricos de agua.

7.3. Actividades operativas en la zona de riego •

•

En la zona de riego normalmente existe toda una estructura que se encarga de la operación y control de la distribución de agua (si no existiese debe crearse). En esta estructura se puede identificar la presencia de tomeros, jueces de agua, relojeros, etc. Básicamente se debe controlar el cumplimiento de los roles de riego establecidos en el esquema general de distribución. Registro de los turnos recibidos (fecha, hora y caudal). Con esta información se podrá evaluar si el agua aun existente en el embalse cubrirá los turnos faltantes o si es necesario hacer los ajustes necesarios.

61


8. Mantenimiento de presas y estructuras complementarias •

•

•

El mantenimiento de las obras de los sistemas de riego está bajo la responsabilidad plena de sus socios. Esta atribución puede ser adecuada para la mayoría de las obras de riego, pero no lo es para las presas mejoradas o nuevas. La complejidad y envergadura de las presas (sobre todo las de materiales nuevos como RCC) requiere de un control técnico especializado, que difícilmente puede responsabilizarse a la organización de usuarios. Sin embargo, por el momento no existe en Bolivia una unidad especializada encargada de esta tarea, por lo que debe buscarse la solución más responsable para cada presa en especifico. En todo caso, también a los usuarios hay que orientar y capacitarlos en el mantenimiento de la presa y sus obras adicionales. Este proceso de capacitación se efectúa sobre la base de un correspondiente Manual de Operación y Mantenimiento.

8.1. Objetivo del mantenimiento •

El objetivo básico del mantenimiento es garantizar, a través de actividades específicas y organizadas para el efecto, la adecuada y sostenible operabilidad de las obras del sistema de riego para evitar en su desarrollo perjuicio al grupo de beneficiarios de las mismas.

8.2. Tipos de mantenimiento •

En el mantenimiento de obras de riego existen tres tipos: mantenimiento de rutina, mantenimiento preventivo y mantenimiento de emergencia. Estos deben complementarse entre sí para lograr el objetivo principal de asegurar las condiciones adecuadas y sostenibles de operación de las obras. • Mantenimiento rutinario: son las actividades ‘tradicionales’ que se realizan regularmente durante la operación de las obras entre las que sobresalen: la limpieza, pintado y engrasado de equipo hidromecánico, reparaciones menores o simples a las obras y mantenimiento de accesos. • Mantenimiento preventivo: son actividades que permiten prevenir daños mayores en las obras y que en consecuencia pudiesen afectar su operación. Normalmente se realiza antes del periodo de operación intensiva y consiste en la reparación de daños que pudiesen sufrir las estructuras de hormigón o elementos hidromecánicos (compuerta, válvula).

62


•

Mantenimiento de emergencia: son las actividades necesarias de ejecutarse con urgencia para corregir situaciones que ponen en riesgo inmediato o que ya provocaron daño a las obras y afectaron su operación con el perjuicio correspondiente. Generalmente son de mayor ocurrencia y consideración durante la época de lluvias.

8.3. Plan de Mantenimiento •

•

•

Para lograr la adecuada y sostenible operación de las obras de un sistema de riego, es fundamental implementar un Plan de Mantenimiento acorde a la dimensión de la infraestructura y tomando como principio básico la sostenibilidad del sistema beneficiado. Inmediatamente después de terminar la construcción de una presa, debe implementarse el Plan de Mantenimiento, elaborado conjuntamente con los beneficiarios de las obras, el cual debe contemplar básicamente los siguientes aspectos: ~ Inventario completo de las obras (planos generales y de detalle). ~ Conocimiento de las características de las obras (dimensiones, capacidades, materiales de construcción). ~ Lista de actividades necesarias de mantenimiento. ~ Determinación del costo de las actividades. ~ Elaboración del cronograma anual de ejecución de las actividades. ~ Elaboración del presupuesto anual de mantenimiento. ~ Definición y asignación de responsabilidades de implementación y control. ~ Definición del financiamiento. ~ Campaña de concienciación a los beneficiarios. ~ Implementación. Algunos factores importantes que inciden en la planificación del mantenimiento de las presas y sus obras adicionales son: ~ Calidad de las obras (materiales, acabado, impactos de tiempo, impactos de flujos de agua). ~ Operación del embalse (frecuencias, caudales, periodo). ~ Participación de usuarios y sus conocimientos, habilidades y disposición de tiempo y dinero.

8.4. Actividades de mantenimiento •

Las actividades comunes que deben desarrollarse para todas las obras son: ~ Recorridos de control e identificación de daños. ~ Mantenimiento de caminos de acceso (vegetación, cunetas, relleno de baches).

8.4.1. Presas de tierra • •

Reparación de daños en la protección de taludes, aguas arriba y aguas abajo (control y reposición de rip-rap). Repintado y engrasado de los componentes hidromecánicos (compuerta o válvula).

63


•

•

•

Reparación de daños en las estructuras de hormigón con mortero de cemento, cuando no existe riesgo de la seguridad estructural (de lo contrario se debe solicitar apoyo técnico especializado). Control de deformaciones en el cuerpo de la presa. Para este fin, inmediatamente construida la presa deben colocarse BMs en su eje con el correspondiente registro de sus niveles originales. Control del drenaje (caudal, color, olor). Se debe prever que los drenes de pie dispongan de un dispositivo de medición de caudales.

8.4.2. Otros tipos de presas •

•

•

•

•

En todas las presas debe aprovecharse su programa de operación para realizar la inspección rutinaria de elementos como: talud aguas abajo, drenes al pie de la presa (caudal), normalidad en los estribos. Las inspecciones a las presas de hormigón deben cubrir los siguientes aspectos: ~ Asentamientos, agrietamientos, abombamientos, flexiones o movimientos laterales de las estructuras de concreto. ~ Abertura de juntas de contracción. ~ Deterioro, erosión o cavitación del concreto. ~ Filtraciones anormales a través de la fundación o drenes formados a través de las superficies de concreto, juntas de contracción o de construcción. ~ Socavación en el pie del talud aguas abajo. ~ Verificar la seguridad de las estructuras y de su servicio. ~ Identificar condiciones que pueden causar el deterioro o falla de las estructuras. ~ Registrar la dimensión del daño ya existente para proceder a la reparación corres pondiente. Debe hacerse un chequeo regular de los componentes hidromecánicos (compuerta o válvula) verificando su funcionamiento y el requerimiento de mantenimiento: limpiado, engrasado, repintado. Es importante el control de las subpresiones en el cuerpo de la presa (con manómetro). Si las subpresiones son excesivas e inadmisibles hay tres posibilidades: ~ Bajar el nivel del embalse y operarlo sin mayor altura almacenada. ~ Buscar apoyo para una pantalla impermeabilizadora. ~ Buscar apoyo para perforar drenes. En las presas de RCC se requiere de un control y mantenimiento más específico: control de temperatura, control de estabilidad, desplazamiento, verificacion de caudales del filtro interno.

8.4.3. Canales de aducción • • •

Limpieza general del canal (piedras, sedimento, vegetación). Reparación de fisuras con mortero de cemento (picado y revocado). Para el revoque usar mortero de cemento y arena fina con dosificación 1:3. Repintado y engrasado de compuertas en repartidores u otras obras. Se debe utilizar ce pillo metálico, lija, gasolina y pintura anticorrosiva 64


• • •

Limpieza y/o reacondicionado de zanjas de coronamiento. Reconformación de bermas y relleno de tramos muy expuestos. Reposición de relleno de tierra en los tramos cubiertos con losa (si hubiese).

8.5. Requerimientos para la implementación de un Plan de Mantenimiento •

• •

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Para asegurar la ejecución de las actividades de mantenimiento, la organización de regantes (capítulo 9) debe contar con una estructura organizativa y definir claramente las tareas y responsabilidades al respecto. En los sistemas mayores es recomendable introducir un cargo específico para las tareas de mantenimiento, con el fin de que sea un tema que repetidas veces entre en la agenda. Para guiar los regantes en las actividades de mantenimiento, las instituciones de apoyo a la construcción o mejoramiento de los sistemas de riego deben entregar un Manual de mantenimiento, que mínimamente especifica las tareas por efectuarse y un cronograma para su ejecución. También se debe generar un proceso de aportes de los usuarios para el mantenimiento, preferiblemente integrado con sus aportes para el funcionamiento regular de su organización. Para reparaciones eventuales suele ser más apto manejar un sistema de aportes eventuales. Aun así, es conocido que las tareas de mantenimiento son las que más se aflojan en las organizaciones de regantes. En el caso de sistemas de riego mayores (por ejemplo de presas grandes), por un lado la irresponsabilidad de la organización de regantes, y por otro la complejidad de las tareas por efectuarse, pueden urgir el control y la posible intervención de una entidad técnica en las actividades de vigilancia y mantenimiento (por ejemplo para el control de la esta bilidad de una presa). En tal situación, debe haber acuerdos claros entre la organización de regantes y la entidad técnica en cuanto a las responsabilidades de cada una (en especial con relación a la cancelación de los servicios).

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9. Organización de los sistemas de embalses

9.1. Organización en general •

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Como parte del diseño de la gestión de embalses, debe diseñarse la organización de los usuarios responsable de todas las tareas relacionadas con la planificación y distribución del agua, operación de la presa, mantenimiento de las obras y el funcionamiento organizativo del sistema. Para embalses menores con un grupo de usuarios vecinos, la organización del embalse puede coincidir con una organización social existente (comunidad, ayllu, suyu). Para embalses mayores, suele generarse una organización especifica. La organización de los socios del embalse debe encargarse por lo menos de los siguientes temas: ~ Tareas y cargos. ~ Sanciones. ~ Recaudación de fondos. Para cada sistema de embalse hay que evaluar la necesidad de formalizar la organización. La formalización consiste en obtener una personería jurídica, por conseguirse mediante un trámite simple en la Prefectura Departamental. Como requisitos para obtener su personería jurídica, la organización debe contar con Estatutos, Reglamentos y una Acta de Fundación en su Libro de Actas. La formalización de una organización de embalse permite que esta efectúa actos formales como manejar una cuenta bancaria y celebrar contratos. Contar con una personería jurídica es condición para solicitar la concesión de usufructo del agua del embalse y su cuenca.

Juramento Directorio de organización de regantes

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9.2. Tareas y cargos • •

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Las tareas de la gestión de agua de los embalses requieren que haya personas que asumen responsabilidades específicas en el funcionamiento del sistema. Las tareas más recurrentes son: ~ Manejo de la presa: Apertura – cierre, control de niveles de agua, vigilancia de canales de conducción, control de flujo filtrante, control de estabilidad, mantenimiento rutidinario. ~ Distribución de agua en la zona de riego: Control de llegada de flujo de embalse, reparto de agua hacia distintos sectores, control de principales puntos de distribución, control de caudales (de entrada, de distri bución), resolución de conflictos. ~ Aspectos económicos y contabilidad: Recaudación de fondos, compras, manejo contable, rendición de cuentas. ~ Mantenimiento: Control del estado de las obras, organización de mantenimiento rutidinario, organización de mantenimiento de emergencia. ~ Organización interna y representación del sistema Organización de reuniones, resolución de conflictos, contactos con instituciones externas (alcaldía, financiadores). La forma de convertir estas tareas en cargos dentro de la organización del sistema de pende de las características locales. En su mayoría, los sistemas de embalses tienen una organización tipo sindical, con un Directorio compuesto por las carteras de presidencia, vicepresidencia, secretaría de actas, de hacienda, de conflictos y uno o varios jueces de agua. La máxima autoridad del sistema es la Asamblea de sus socios. Para las tareas operativas de operación de la presa y distribución de agua en la zona de riego, la mayoría de los sistemas cuenta con uno o varios tomeros contratados para tal fin. Los tomeros tienen un trabajo continuo, muchas veces de 24 horas al día. Su papel es el de ejecutar las determinaciones tomadas por la Asamblea o el Directorio. Algunos de los sistemas mayores, optaron por contratar a un técnico quien se encarga de la mayoría de las tareas operativas bajo la dirección del Directorio de sistema. En estos casos, la organización del sistema debe establecer claramente sus propias responsa bilidades, para evitar que el técnico también se encargue de las tareas constitucionales y organizativas. Por ejemplo, en Sacaba, la principal responsabilidad del técnico es elaborar los roles de distribución y el plan de operación de la presa. Él también abre y cierra la presa, efectúa los cálculos de control del nivel de agua y controla el estado de las obras de la presa. En hilos de agua de ciclo cerrado, determina el número de horas intermedias y comunica su disponibilidad para la venta a las comunidades respectivas, efectúa compras de bienes autorizadas por el Directorio del sistema y maneja una caja chica. El técnico no es responsable de llamar a reuniones o tomar decisiones que conciernen la organización interna del sistema. No es responsable de la recaudación de los fondos, ni del manejo contable.

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Cada sistema tiene que tomar una decisión sobre la remuneración de los encargados del funcionamiento del sistema. Existe un argumento fuerte para remunerar a los encargados de la operación (tomeros, técnico), porque son los que se ocupan día y noche del funcionamiento del sistema. Se conocen casos de remuneración en efectivo, en especie o en horas de agua. En general, no hay remuneraciones directas para los dirigentes del sistema. Su retribución reciben en estatus, contactos, información y capacitación. Hay algunas experiencias negativas con dirigentes remunerados con agua, porque después de dejar su cargo pueden reclamar sus horas extras como ‘usos y costumbres’.

9.3. Sanciones •

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Cada organización necesita de un sistema de sanciones para exigir el cumplimiento de los acuerdos internos por parte de los socios. El sistema de sanciones debe garantizar que la mayoría de los socios cumpla con las obligaciones colectivas, para evitar el colapso del sistema. En la mayoría de los sistemas de embalse existen sanciones para: ~ Uso no-autorizado del agua. ~ Falta de participación en las reuniones. ~ Ausencia en los trabajos colectivos de mantenimiento, reparación o refacción. ~ Falta de aportes en efectivo. Cada sistema debe fijar las sanciones para cada tipo de infracción (por ejemplo: reposición de un día de trabajo, multas, compra de viveros o bebidas). Suele usarse un sistema de sanciones escalonadas para aumentar la presión sobre los infractores que no cumplan. El corte de agua es una de las sanciones más efectivas, por poner en riesgo la sobrevivencia del cultivo. El corte de agua tiene como desventaja que desarregle el rol de riego en cierto sector o unidad. Para evitar el desarreglo, puede optarse por poner a la venta el agua del tiempo del corte dentro de la misma unidad.

9.4. Costos y recaudación de fondos • •

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Todo sistema de embalse tiene costos y debe generar los ingresos para cubrirlos. Los costos de la operación de los embalses dependen de factores como: ~ La complejidad de la planificación. ~ La distancia hasta la presa. ~ El número de manipulaciones necesarias. ~ Necesidad de vigilancia de canales de aducción. ~ Control en el reparto en la zona de riego. Aparte de los costos de operación, hay costos de mantenimiento relacionados con la presa y la infraestructura de aducción. Un ejemplo demuestra que la operación de un embalse promedio tiene un costo relativamente elevado. Caso Achocalla: elaborar costos (técnico, transporte, vigilantes, tomeros, vigilantes de las comunidades, etc.). 68


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Los costos son un parámetro importante para el diseño de la gestión. Mayor complejidad y flexibilidad significa mayor costo, lo que no siempre es aceptable. Sin embargo, la experiencia demuestra que los agricultores están dispuestos de pagar un precio para un mejor servicio. Las principales fuentes de ingresos para los sistemas de embalse son: ~ Las contribuciones de los usuarios por concepto de servicio de entrega de agua. ~ Las multas por infracciones. ~ La venta de agua. ~ Otros ingresos. Las contribuciones de los usuarios: ~ Suelen expresarse como: precio por acción, precio por horas de uso de canal, precio por turno. ~ La cobranza de las contribuciones como condición para la entrega de agua es el me jor mecanismo para asegurar la recaudación, pero pone en riesgo la constancia de los esquemas de distribución de agua. Las multas por infracciones: ~ Suelen ser un porcentaje pequeño del total de ingresos. ~ El primer objetivo de las multas es imponer el cumplimiento de las obligaciones establecidas y asegurar que los representantes participen en reuniones, decisiones y trabajos. La venta de agua: ~ Puede generar un ingreso interesante, dependiente del volumen de agua que puede venderse. ~ El concepto de la venta varia: venta de cola, venta de horas intermedias, venta para uso domestico (agua potable, lavanderías). ~ La venta de agua está prohibida por ley, pero es práctica común. Entre los otros ingresos se conocen: ~ Otros servicios (crédito, semilla, fondo rotativo), forestería, hidroelectricidad. ~ Son raros los ejemplos de organizaciones de riego con la capacidad organizativa suficiente para manejar otros servicios.

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10. Temas especiales en el diseño de la gestión

10.1. Incertidumbre del llenado •

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En la mayoría de los casos, los co-usufructuarios de un embalse comparten el riesgo de un llenado deficiente de su laguna y comparten el déficit entre ellos. Tal situación está relacionada con el hecho que la mayoría de las represas fueron construidas por grupos de usuarios quienes colectivamente asumieron el riesgo de construcción y llenado. En sistemas con ingresantes posteriores, a menudo existen categorías de usuarios, que pueden tener variante seguridad de agua. En proyectos de mejoramiento y aumento de presas existentes, en los que hay ingreso de usuarios nuevos, la distribución de la incertidumbre suele ser un tema conflictivo, más aun porque la altura de las presas modernas no depende de las limitaciones técnicas, sino se define sobre la base de probabilidades hidrológicas, en los que se prevé de forma consciente la posibilidad de años de llenado deficiente. En los proyectos donde la falta de llenado representa una probabilidad real, debe discutirse el tema de forma abierta con los usuarios antiguos y los usuarios nuevos. Existen varias soluciones para resolver el tema de la incertidumbre del llenado: ~ En la mayoría de los casos, se definen derechos prioritarios para los grupos con derechos más antiguos. Estos derechos prioritarios pueden definirse en preferencia en tiempo, un volumen reservado o libertad de acceso al agua. ~ En casos donde hay una gran sobreposición entre los usuarios antiguos y los beneficiarios de agua nueva, puede volver a generarse un sistema de riesgo compartido. En Sacaba, la incertidumbre del llenado (los primeros dos años efectivamente no se llenó el embalse Achocalla) generó una oposición fuerte a la inclusión de socios hasta el número definido en el diseño final. Para llegar a un acuerdo sobre un número responsa ble de socios permitidos, se estableció un periodo de prueba de seis años, durante los cuales la Prefectura y los usuarios dan un seguimiento al comportamiento hidrológico del embalse. Durante el periodo de prueba se guarda un colchón de por lo menos 100 acciones que todavía no se asignan en forma de derecho definitivo.

10.2. Reordenamiento de la gestión existente •

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En muchos sistemas de embalse, la rentabilidad del agua puede aumentarse considera blemente (en términos de producción e ingreso) con sólo introducir un reordenamiento en la gestión existente. El proceso de reordenamiento tiene como posibles objetivos: ~ Adecuar la entrega de agua a las demandas de cultivos nuevos (período, frecuencia). ~ Optimizar la entrega consecutiva (= reducir el número de saltos de agua provenientes de transferencias de agua)

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La experiencia demuestra que los usuarios no suelen tener la capacidad para llevar adelante un proceso de reordenamiento por falta de liderazgo, capacidad de planificación y/o manejo de numerosos datos. El principio de todo proceso de reordenamiento es que no se afectan los derechos constitucionales (derechos de agua en el sentido estricto). Solo se pretende optimizar los arreglos operativos. Todo proceso de reordenamiento debe empezar con un análisis colectivo de los problemas del esquema de distribución existente y una propuesta colectiva de cambio. La primera propuesta es solo indicativa y muchas veces proviene de los profesionales facilitadores. Suele haber opositores al proceso de reordenamiento. Es práctica común que los opositores son las personas que aprovecharon del relativo desorden en la distribución de agua, por lo que no tienen interés en esclarecer todo detalle de los derechos de agua. En las sesiones iniciales deben analizarse los motivos de los opositores y asegurarse que estos no sean un impedimento para el futuro desarrollo del proceso. La base para el reordenamiento es una lista de derechos de agua. En caso de que tales listas no existan o tengan muchas falencias (suelen no introducirse cambios por herencia o compraventa), hay que organizar un proceso de consolidación de los derechos existentes. Para la consolidación debe contarse con una lista inicial de derechos de agua, que se pone a consideración para la revisión colectiva. Regularmente se publican listas actualizadas con las modificaciones sugeridas por los usuarios, hasta llegar a una lista final por todos reconocida como la lista de derechos consolidados. El éxito del proceso de consolidación depende de: ~ La presencia de autoridades que pueden dirimir en caso de disputas. ~ La transparencia del proceso de actualización. ~ El tiempo necesario para que todos tengan las oportunidades suficientes para declarar sus derechos y reclamar eventuales errores. En cuanto a la solución de disputas, se experimentó que en sesiones públicas se puede explotar exitosamente la memoria colectiva sobre los cambios pasados en los derechos. Sobre la base de la lista de derechos consolidados puede iniciarse el proceso de reordenamiento de la propuesta de entrega y los roles de riego. Esta actividad puede ejecutar un técnico facilitador, pero requiere de la retroalimentación frecuente por parte de los usuarios, tanto para dar a conocer los avances, como para recibir observaciones al res pecto. En todo proceso de reordenamiento hay gente descontenta por cambios desfavorables en su caso personal (por ejemplo por cambio de riego de día al de noche). Al final del proceso de reordenamiento se buscan soluciones para los casos individuales (por ejem plo mediante la reubicación en el rol de riego). La implementación de los roles reordenados, requiere de una buena preparación de los jueces de agua y dirigentes. Es aconsejable contar con un colchón de agua para com pensar por eventuales pérdidas de agua a causa de equivocaciones.

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10.3. Problemas relacionados con el área de inundación y nivel de agua 10.3.1. Indemnización de bienes inmuebles en el área inunda da •

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En la mayoría de los casos, en el área de inundación de un embalse nuevo se encuentran bienes inmuebles (terrenos o edificaciones) que después de la construcción de la presa quedarán por debajo del agua. Si son bienes de valor excepcional, estos deben trasladarse hacia un lugar seguro. El ejemplo más famoso de traslado es el del templo de Abu-Simbel en el sur de Egipto: para evitar su inundación por el agua de la presa Aswan, se lo reconstruyó piedra por piedra en una de las orillas. En Bolivia, se conocen por ejemplo traslados de cementerios. Para los demás casos, debe pagarse a los propietarios una indemnización para los bienes por inundarse. El área de inundación se define como el área por debajo del nivel máximo del agua (lo que coincide con la curva de nivel de la altura máxima de la presa), considerando además una franja de servidumbre de paso, de unos metros de ancho y cuya altura depende de la pendiente del terreno. En la práctica, el precio de la indemnización suele ser un tema de negociación local. Si se trata de propiedades de uno o varios socios del sistema de riego, se resuelve la indemnización mediante negociaciones internas en la organización beneficiaria, lo que normalmente no genera problemas mayores. Son más complejos los casos de perjudicados que no se benefician de la construcción de la presa. En tales casos debe organizarse un proceso de negociación entre los beneficiados y los perjudicados para determinar el precio por pagarse. Es aconsejable dejar la responsabilidad plena de este proceso con la organización beneficiada y evitar que intervengan instituciones externas para i) asegurar que los arreglos por lograrse cuenten con el respaldo local y ii) evitar que los perjudicados intenten negociar precios exorbitantes con la institución financiera. Todas las negociaciones sobre las indemnizaciones son negociaciones bajo presión, porque la obstrucción por parte de los perjudicados puede inhabilitar la ejecución de todo un proyecto. Hay que evitar que esta presión se convierta en una extorsión. Los beneficiarios suelen contar con herramientas más efectivas para evitar que así ocurra. En caso de que no pueda lograrse un acuerdo con los perjudicados, es posible que el Gobierno Municipal de la jurisdicción en cuestión inicie un proceso de expropiación de los terrenos y bienes en el área de inundación, declarándose esta área de necesidad o utilidad pública. En tal caso, el precio de las propiedades por indemnizarse es fijado mediante un peritaje por parte de la Superintendencia Agraria. Para evitar reclamos posteriores, se recomienda registrar formalmente cualquier compra de bienes en el área de inundación. Esto requiere que los propietarios tengan sus papeles de propiedad en orden, lo que en muchos casos obliga a ejecutar un proceso de saneamiento rápido. La institución responsable de la ejecución de un proyecto de construcción de presa, debe contemplar estas actividades adicionales en su cronograma de trabajo.

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10.3.2. Conflictos en cuanto al nivel del agua • •

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Ocurre regularmente que alrededor de un embalse se desarrollan actividades agrícolas estimuladas por las favorables condiciones de humedad. Para que estas actividades no entren en conflicto con los intereses de los usuarios del embalse, deben definirse acuerdos claros con los vecinos de la laguna en cuanto a: ~ El nivel de inundación permitido. Por debajo de este nivel puede cultivarse a riesgo propio. El hecho que haya sem bradíos no puede impedir el llenado del embalse. ~ Fechas de inundación: Se puede definir una fecha máxima para cultivar dentro del vaso de inundación. Después de la fecha máxima los dueños del embalse tienen el derecho de llenar su embalse sin ser responsables de eventuales pérdidas a los cultivos. La importancia de los acuerdos incrementa en periodos de repetidos llenados deficientes, porque los vecinos del embalse pueden reclamar la continuidad del derecho de uso del terreno. Similares conflictos de interés pueden existir entre el uso de agua para riego y para la pesca (los pescadores no quieren que se vacié el embalse y tapan su salida para evitar la desaparición de sus peces) o para el recreo (por ejemplo restaurantes con embarcaderos requieren un nivel de agua mínimo). En cada caso hay que analizar los distintos intereses y definir una propuesta de gestión adecuada. Los regantes deben formalizar el derecho de usufructo sobre su agua, para evitar que los beneficiarios de otros usos puedan imponer sus reglas (por ejemplo sobre la base de un permiso de caza y pesca) y restringir el uso de agua para riego.

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Diseño de La Gestion de Agua en Embalses

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