UNIVERSIDAD NACIONAL SAN ANTONIO ABAD DEL CUSCO ESCUELA DE POSGRADO MAESTRIA EN INGENIERIA CIVIL MENCION RECURSOS HIDRICOS Y MEDIO AMBIENTE
PROYECTO: EVALUACION DE LA RECOLECCION ALMACENAMIENTO DE AGUA PRECIPITADA MEDIANTE ZANJAS DE INFILTRACION EN EL DISTRITO DE SICUANI 2017 PROYECTO DE TESIS I PRESENTADO POR
: BACH.NAZARIO BACH.NAZARIO HUARACHI HUARACHI GOMEZ.
PARA OPTAR EL:
: GRADO ACADEMICO ACADEMICO DE MAGISTER EN INGENIERIA CIVIL MENCION RECURSOS HIDRICOS Y MEDIO AMBIENTE
DOCENTE DR.
: JULIO RICARDO CHAVEZ.BELLIDO
CUSCO – PERU 2017
1
CONTENIDO
1.
PLANTEAMIENTO PLANTEAMIENTO ........................................ ................... ........................................... ............................................ ............................................ ............................................ ........................................ .................. 4 1.1
TENDENCIA TENDENCIA A NIVEL MUNDIAL. MUNDIAL............................................ ..................... ............................................ ............................................ ........................................ .................. 4
1.2
TENDENCIA TENDENCIA A NIVEL NACIONAL NACIONAL.......................................... .................... ............................................ ............................................ ........................................ .................. 5
1.3
DIAGNOSTICO. DIAGNOSTICO. ......................................... ................... ............................................ ............................................ ............................................ ........................................... ................................. ............ 6
1.4
PRONOSTICO ............................................ ...................... ............................................ ............................................ ............................................ ........................................... ................................. ............ 7
1.5
CONTROL DE PRONÓSTICO PRONÓSTICO .......................................... .................... ............................................ ............................................ ........................................... ............................. ........ 7
2.0
PROBLEMA GENERAL. GENERAL............................................ ..................... ........................................... ........................................... ............................................ ........................................... .......................... ..... 8
2.1 Problema Específicos. ........................................... ..................... ............................................ ............................................ ............................................ ........................................... ....................... 8 3.0
OBJETIVOS ........................................... ...................... ........................................... ............................................ ........................................... .......................................... ........................................... ........................... ..... 8
3.1
OBJETIVOS GENERALES GENERALES ............................................ ...................... ........................................... ........................................... ........................................... ..................................... ................ 8
3.2
OBJETIVOS ESPECIFICOS ESPECIFICOS........................................... ..................... ........................................... ........................................... ........................................... ..................................... ................ 8
4.0
HIPOTESIS........................................ ................... ........................................... ............................................ ............................................ ............................................ ........................................... ............................. ........ 9
4.1
HIPOTESIS GENERAL GENERAL .......................................... .................... ............................................ ............................................ ........................................... ........................................... ........................ 9
4.2 HIPOTESIS ESPECÍFICO ESPECÍFICO......................................... ................... ............................................ ............................................ ........................................... ........................................... ........................ 9 5.0
JUSTIFICACION JUSTIFICACION .......................................... ..................... ........................................... ............................................ ............................................ ........................................... ........................................ ................... 9
5.1 JUSTIFICACION JUSTIFICACION TEORICA .......................................... .................... ............................................ ............................................ ........................................... ........................................ ................... 9 5.2 JUSTIFICACION JUSTIFICACION PRÁCTICA PRÁCTICA........................................... ..................... ........................................... ........................................... ........................................... .................................. ............. 10 5.3 JUSTIFICACION JUSTIFICACION METODOLOGICA METODOLOGICA ........................................... ..................... ............................................ ............................................ ......................................... ................... 10 5.0
LIMITACIONES LIMITACIONES DE LA INVESTIGACION INVESTIGACION ............................................ ...................... ............................................ ............................................ .............................. ........ 12
6.0
IMPORTANCIA IMPORTANCIA........................................... ...................... ........................................... ............................................ ............................................ ........................................... ..................................... ................ 12
8.0 AMBITO DE ESTUDIO.......................................... .................... ............................................ ............................................ ............................................ ........................................... .............................. ......... 12 8.02 DELIMITACION DELIMITACION TEMPORAL .......................................... .................... ............................................ ........................................... .......................................... .................................. ............. 12 8.02 DELIMITACION DELIMITACION SOCIAL........................................... ..................... ............................................ ............................................ ............................................ ......................................... ................... 12 9.0.0 MARCO TEORICO........................................... ...................... .......................................... ........................................... ............................................ ........................................... .................................. ............. 12 9.1 BASES TEORICAS TEORICAS .......................................... .................... ............................................ ............................................ ............................................ ........................................... .............................. ......... 12 9.1.1 APLICACIÓN APLICACIÓN DE ZANJAS ZANJAS DE INFILTRACION INFILTRACION........................................... ..................... ........................................... ..................................... ................ 12 9.2. MARCO TEORICO CONCEPTUAL CONCEPTUAL ......................................... .................... ........................................... ............................................ ........................................... ......................... 22 9.2.1 COSECHA DE AGUA............................................ ...................... ............................................ ............................................ ............................................ ......................................... ................... 22 9.2.2 ZANJAS DE INFILTRACION ............................................ ...................... ............................................ ............................................ ........................................... .......................... ..... 23 9.2.4 PRECIPITACION........................................................................................................................................ 25 9.2.5 INFILTRACION .......................................... .................... ............................................ ............................................ ............................................ ........................................... .............................. ......... 25 9.2.6 ESCORRENTIA ESCORRENTIA........................................... ..................... ............................................ ............................................ ............................................ ........................................... .............................. ......... 26 9.2.7 OASICIFICACION .......................................... .................... ............................................ ............................................ ............................................ ........................................... .......................... ..... 26 9.2.8 COEFICIENTE COEFICIENTE DE ESCURRIMIENTO ESCURRIMIENTO .......................................... .................... ............................................ ........................................... .............................. ......... 26 9.2.9 Evaluación.......................................................... Evaluación.................................... ........................................... ........................................... ............................................ ........................................... ......................... 26 10.0.0 MODELO METOLOGICO METOLOGICO .......................................... .................... ............................................ ............................................ ........................................... ......................................... .................... 27 2
10.1.0
TIPO DE INVESTIGACION INVESTIGACION ............................................ ...................... ............................................ ............................................ ........................................... .......................... ..... 27
10.1.1 Nivel Descriptivo: Descriptivo:........................................... ..................... ............................................ ............................................ ............................................ ......................................... ................... 27 Cuadro 1 dimensionamiento dimensionamiento de zanjas de infiltración ......................................... ................... ............................................ ......................................... ................... 29 10.2.0 UNIVERSO Y MUESTRA .......................................... .................... ............................................ ............................................ ........................................... ..................................... ................ 29 10.2.1 UNIVERSO .......................................... ..................... ........................................... ............................................ ............................................ ........................................... ......................................... .................... 29 10.2.2 MUESTRA ........................................... ...................... ........................................... ............................................ ............................................ ........................................... ......................................... .................... 29 10.3.0 OPERACIONALIZACION OPERACIONALIZACION DE VARIABLES VARIABLES .......................................... .................... ............................................ ........................................... .......................... ..... 29 10.3.1 VARIABLE INDEPENDIENTE INDEPENDIENTE (V.I.) .......................................... .................... ............................................ ............................................ ..................................... ............... 29 10.3.2 VARIABLE DEPENDIENTE DEPENDIENTE (V.D.) ......................................... ................... ............................................ ............................................ ......................................... ................... 29 Cuadro 2 matriz de operacionalizacion................................................................................................................ 30 11
MODELO ADMINISTRATIVO ADMINISTRATIVO ............................................ ...................... ............................................ ............................................ ........................................... .............................. ......... 30
11.1.0
CRONOGRAMA CRONOGRAMA DE TRABAJO ......................................... .................... ........................................... ............................................ ........................................... ......................... 30
CRONOGRAMA CRONOGRAMA - TIPO DE UNA INVESTIGACION INVESTIGACION ......................................... ................... ............................................ ........................................... .............................. ......... 31 11.2.0
RECURSOS HUMANOS HUMANOS ............................................ ...................... ........................................... ........................................... ........................................... .................................. ............. 31
11.3.0
BIENES ......................................... .................... ........................................... ............................................ ........................................... ........................................... ........................................... ......................... 31
11.4.0
SERVICIOS ......................................... .................... ........................................... ............................................ ............................................ ........................................... ..................................... ................ 32
11.5.0
PRESUPUESTOS PRESUPUESTOS ......................................... ................... ............................................ ............................................ ............................................ ........................................... .......................... ..... 32
Presupuesto para el desarrollo de la investigación......................................................................................... 32 BIBLIOGRAFIA ................................................................................................................................................................ 33
INDICE DE GRAFICO Grafico 1. (a) Cuando las zanjas se llenan el agua pasa por encima del tabique; tabique; .......................... ..................... ..... 14 Grafico 2 Zanjas de infiltración forma trapezoidal en ladera en pendiente suave ....................... ..................... .. 15 Grafico 3 Zanjas de infiltración forma trapezoidal en pendiente fuerte......................................... .................... ......................... 15 Grafico 4 ejecución de Zanjas de infiltración forma trapezoidal trapezoidal ........................................... ...................... .................................. ............. 16 Grafico 5 trazo de Zanjas de infiltración forma trapezoidal trapezoidal .......................................... .................... ............................................ ........................ 17
INDICE DE CUADROS Cuadro 1 dimensionamiento dimensionamiento de zanjas de infiltración ......................................... ................... ............................................ ......................................... ................... 29 Cuadro 2 matriz de operacionalizacion................................................................................................................ 30 CRONOGRAMA CRONOGRAMA - TIPO DE UNA INVESTIGACION INVESTIGACION ......................................... ................... ............................................ ........................................... .............................. ......... 31 Presupuesto para el desarrollo de la investigación......................................................................................... 32 3
1.
1.1
PLANTEAMIENTO
TENDENCIA A NIVEL MUNDIAL.
En una ladera y ante un aguacero, siempre que la intensidad de lluvia supere a la tasa de infiltración del suelo, se produce escorrentía superficial. La primera consecuencia de este fenómeno es que la ladera no aprovecha (infiltra) toda agua caída. El edafoclima edafoclima del lugar se aridifica con relación al de un terreno llano. Especialmente en años secos y con las lluvias mal distribuidas (escasas e intensas a la vez) el terreno reduce su cubierta vegetal con lo que se vuelve la vulnerable frente a la erosión hídrica, proceso degradador que actúa con más fuerza cuanta más escorrentía se genere en la ladera. Se comprende que el proceso se suela retro alimentador. (MARTINEZ DE AZAGRA PAREDES, 1996). En Chile, debido a la conformación geográfica y el tipo de régimen pluviométrico, la erosión hídrica es una de las formas más importantes de degradación del suelo. Así, el que un gran porcentaje de las lluvias precipite en invierno, cuando el suelo está descubierto, unido a malas prácticas de cultivo, provoca importantes daños erosivos (INIA 2001). Es por esto que en Chile, y en el resto del mundo, se reconoce que el proceso erosivo constituye, en términos ambientales y socioeconómicos, el problema de mayor relevancia del sector sector silvoagropecuario silvoagropecuario (Francke1999). (Tapia, Flores Villanelo, Villanelo, Sanguesa Pool, & Martinez Araya , 2004) La desertificación puede ser causa o efecto del proceso de aridización. Originalmente esto pasa en las zonas que son fértiles, donde se practica la agricultura secuencial. secuencial. El aumento de la población obliga a una explotación intensiva del terreno hasta que se produzca su agotamiento. La segunda etapa comienza cuando el suelo deja de ser fértil y se encuentra despojada de su cubierta vegetal, el agua y el viento lo erosionan más rápido hasta llegar a la roca. En la mayor parte de las zonas de cultivo el suelo se erosiona mucho más deprisa de lo que demora en formarse. Podrían necesitarse décadas o siglos para que el paisaje volviera a cubrirse de verde. 4
Madagascar: es el país más erosionado del mundo. El 93 % del bosque tropical y el 66 % de su selva lluviosa han sido talados
África: en países muy poblados y con pocos recursos, como los de la franja subsahariana, se observa un incremento de las zonas desérticas. Naciones que durante siglos habían sostenido sociedades prósperas, prósperas, se encuentran ahora en el límite de la subsistencia.
España: es el país de la Unión Europea con un máximo índice de desertificación.
Italia: es el país de la Unión Europea con un menor índice de desertificación.
Argentina: la Patagonia argentina, región sur de su vasto territorio, se halla muy afectada por este fenómeno en su parte central y en menor medida en su parte costera, debido al sobrepastoreo, el aprovechamiento incorrecto de los recursos hídricos y lacustres, y del espacio empleado para la agricultura, así como también influye la explotación petrolera
Túnez: más de la mitad del país está cubierto por tierras desérticas, con el Sáhara al sur, que avanzan hacia el norte.
1.2
TENDENCIA A NIVEL NACIONAL.
MINAGRI, cumpliendo con su rol promotor, articulador y orientador viene implementando la actividad: “Difusión de Campañas Informativas a Productores” del programa presupuestal indicado, con tres
sub-actividades: a) Difusión y promoción orientada a la aptitud de suelos. b) Difusión y sensibilización a través de jornadas de información agroclimática y suelos. c) Sensibilización y difusión del uso adecuado de los productos químicos en los cultivos (fertilizantes (fertiliz antes y plaguicidas). Para la realización de esta labor, el programa presupuestal ha priorizado siete departamentos: Ancash, Ayacucho, Cajamarca, Huancavelica, Huánuco, Pasco y Puno, y con un trabajo conjunto de los gobiernos regionales y locales se espera lograr que los productores agrícolas a través de la sensibilización y difusión de la información agraria especializada logren emplear técnicas adecuadas 5
para reducir la degradación del suelo considerando factores críticos como: disponibilidad de insumos, características características del suelo, características del clima, disponibilidad del agua y rentabilidad. En esta oportunidad presentamos el manual informativo informativo es pecializado: “Cartilla para la Conservación del Suelo: Zanjas de Infi ltración”, elaborado por la Dirección Zonal de AGRORUR AL Ayacucho. (MINAGRI, Agosto 2014) Las qochas son pequeños depósitos temporales de agua, ubicados en las cabeceras de las cuencas. Estas prácticas sirven para el aprovechamiento del agua de las lluvias y se vienen realizando desde épocas inmemoriales. En nuestro país existen diferentes experiencias en relación a la construcción de estos reservorios rústicos, como formas de acopio y almacenamiento de agua. El crecimiento demográfico, demográfico , el cambio de uso de las tierras y la intensidad de las actividades activida des agropecuarias, están generando mayor demanda de agua. El cambio climático y la variabilidad climática están alterando el comportamiento de las precipitaciones. Así, hay zonas donde han disminuido las precipitaciones y lugares donde llueve más intensamente, pero en periodos cortos, lo cual afecta la oferta de agua en las partes altas de las cuencas. A todo esto se suman las malas prácticas antrópicas (sobrepastoreo, quemas, deforestación), deforestación), que afectan la infiltración natural del agua en el suelo y, y, en consecuencia, consecuencia, disminuyen la recarga del acuífero en las zonas generadoras de agua de las cuencas. Ante esta problemática del agua, las qochas rústicas son prácticas que contribuyen a contrarrestar la crisis climática, incrementando la recarga de los acuíferos. Además, regeneran el paisaje y ayudan a la mejora de la seguridad y la soberanía alimentaria. (BARAZORDA, 2008)
1.3
DIAGNOSTICO.
1.
Menor disponibilidad de agua en los ríos y en los acuíferos en las comunidades campesinas del distrito de Sicuani por el efecto del cambio climático en el distrito de Sicuani. Sicuani.
2.
La escorrentía superficial de agua de lluvia es rápida en las laderas con fuertes pendientes.
3.
Aumento de la erosión de suelos en las laderas de las partes altas de la cuenca.
.
6
4.
Desertificación Desertificación y no infiltración infiltración de agua en las laderas. laderas.
5.
Una disminución de las aportaciones hídricas y un aumento de la demanda de los sistemas de regadío
6. 7.
La vulnerabilidad de las poblaciones alto andinas a la reducción de la disponibilidad del agua por los efectos e impactos del cambio climático Pastoreo excesivo en las laderas
1.4
1-
PRONOSTICO
Una menor disponibilidad de recursos hídricos afecta la disponibilidad disponibilidad de pastos, perjudicando perjudicando a las comunidades campesinas y con ello el ingreso económico.
2-
Escasa infiltración de agua precipitada y de la escorrentía superficial en el suelo.
3-
La degradación y perdida de suelos tertiles constituye el problema de mayor relevancia del sector agropecuario, agropecuario,
4-
La desertificación ´se manifiesta como reducción de cubierta vegetal por falta de agua.
5-
Carencia y disminución de áreas cultivos y pastizales para los ganados.
6-
Un volumen menor de agua disponible, provoca el empeoramiento de la calidad de las aguas y el descenso de niveles piezómetros en acuíferos
7-
La desertificación de las laderas a consecuencia consecuencia del pastoreo excesivo. .
1.5
CONTROL DE PRONÓSTICO
Proporcionar una técnica adecuada para la recolección del agua precipitada y de la escorrentía superficial, mediante zanjas posibilitar la infiltración, almacenamiento o embalse, para su posterior utilización en la producción agropecuaria o forestal en las laderas de las partes altas y medias de la cuenca. Asimismo lograr revertir el proceso de desertificación que viene afectando a la zona del distrito de Sicuani y contribuir a una lucha contra el calentamiento global. Por otro reducir la vulnerabilidad vulnerabi lidad de las poblaciones poblacione s alto andinas implementado las medidas relacionadas con la siembra y cosecha del agua en la época de lluvia almacenando las aguas de las lluvias en las zanjas de infiltración para incrementar la recarga acuífera, para el aprovechamiento aprovechamient o en las épocas de estiaje.
7
2.0
PROBLEMA GENERAL.
¿Con la recolección y almacenamiento de agua precipitada precipitad a y de la escorrentía escorrentí a superficial superficial,, mediante zanjas de infiltración, infiltración, se puede revertir el proceso de desertificación desertificación en las laderas de la parte alta del distrito de Sicuani? 2.1
Problema Específicos.
¿Cuáles son las características de la recolección y almacenamiento de agua precipitada (cosecha de aguas) mediante mediante zanjas de infiltración infiltración en el distrito de de Sicuani en el año del del 2017? ¿Cuál es la característica del proceso de desertificación de ladera de la parte alta del distrito de Sicuani en el año 2017? 3.0
OBJETIVOS
3.1
OBJETIVOS GENERALES
Evaluar la recolección y almacenamiento de agua precipitada (cosecha de aguas) mediante zanjas de infiltración para reducir el proceso de desertificación de las laderas de las partes altas del distrito de Sicuani en el año 2017 3.2
OBJETIVOS ESPECIFICOS
- Proponer una técnica adecuada para la recolección y almacenamiento de agua de lluvia mediante zanjas de infiltración para su posterior posterior utilización en la producción producción agropecuaria o forestal forestal en el año del 2017, del distrito de Sicuani. - Reducir el proceso de desertificación desertificación de las laderas del del distrito de de Sicuani en el año 2017
8
4.0
HIPOTESIS
4.1 HIPOTESIS GENERAL Es posible realizar la recolección y almacenamiento de agua precipitada (cosecha de aguas)
mediante zanjas de infiltración infiltra ción y lograr la cubierta vegetal para reducir la desertificación desertifica ción en las laderas del distrito de Sicuani en el año de 2017 4.2 HIPOTESIS ESPECÍFICO Con las características características hidráulicas de diseño diseño de las zanjas de infiltración se lograra la captación,
almacenamiento e infiltración del agua de lluvia. Es posible lograr la cubierta vegetal y retardar el proceso de desertificación desertifica ción de laderas del distrito de Sicuani en el año del 2017. 5.0
JUSTIFICACION
5.1 JUSTIFICACION TEORICA
La justificación principal de las zanjas de infiltración descansa en el efecto que producen sobre la estabilización estabilización del suelo; es decir, son agentes propiciadores de almacenamiento de humedad para los vegetales, a través del almacenamiento temporal de agua precipitada y de escorrentías superficiales. Además, es necesario revegetar con pastos, o forestar los espacios intermedios entre zanjas, o adoptar otras prácticas conservacionistas conservacionistas como la aradura, el subsolado y la siembra en contorno.
La mejora de las condiciones hidrológicas de la ladera (progresión hídrica) supone un incremento de la infiltración, e implica una progresión edáfica, vegetal y productiva. Es decir, al infiltrarse un mayor volumen de agua en el suelo, las disponibilidades de este elemento para las plantas aumentan, lo que posibilita una vegetación cada vez más avanzada. Estas formaciones vegetales protegen al suelo frente a la erosión y le aportan materia orgánica, facilitando su evolución hacia hacia un perfil más fértil, fértil, profundo y maduro. maduro. (MARTINEZ DE AZAGRA PAREDES, PAREDES, 1996) 9
5.2 JUSTIFICACION PRÁCTICA 5.3 JUSTIFICACION METODOLOGICA
05.3.1 Las qochas rusticas, rusticas, una alternativa para la siembra y cosecha de agua. Las qochas o represas rústicas son depósitos o reservorios de agua, que el hombre utiliza aprovechando aprovechando la depresión natural del suelo (hondonadas) o las lagunas naturales, construyendo para ello un dique que permite captar y almacenar el agua proveniente de las lluvias, para luego ser utilizada en los meses de mayor escasez. La implementación del micro represas rústicas o “qochas” se han impulsado a partir del conocimiento
tradicional campesino de la sierra del Perú, practicado desde tiempos inmemorables. Evidencias vivas como las de Champaqocha y Qocha Larkay en Andahuaylas; las qochas del valle Chicha-Soras Chicha-So ras entre Ayacucho y Apurímac; Qochapata en el valle del Colca, Arequipa; Chuschi, en Ayacucho, entre otros, son ejemplos que grafican la importancia de esta tecnología de siembra y cosecha de agua para el uso y aprovechamiento de las familias. En la zona alto andina, las qochas permiten, a través de la lenta infiltración del agua, una recarga permanente de los acuíferos, que producen el mantenimiento de los bofedales en las partes bajas. Asimismo, permiten el riego superficial de los pastizales naturales, incrementando su capacidad productiva. Las qochas se pueden construir utilizando materiales rústicos disponibles en la zona. A diferencia de los reservorios construidos de concreto. Las qochas almacenan agua en el subsuelo que no se evapora. Es agua que mantiene húmedo el suelo por un tiempo prolongado y así mantiene la cobertura vegetal vegetal en el área de influencia influencia (FLAVIO VALER BARAZORDA, 2008)
A partir del año 2002, la Sociedad EIAS Ltda., Ltda., ejecuta el proyecto proyecto FDI - CORFO «Determinación de estándares de ingeniería en obras de conservación y aprovechamiento de aguas y suelos para la mantención e incremento de la productividad silvícola», que pretende contribuir a un mayor y mejor 10
conocimiento de las obras de conservación y aprovechamiento de aguas y suelos, con ingeniería de diseño, para incrementar la productividad de los suelos de aptitud forestal del territorio árido y semiárido de Chile (figura 6), utilizando estándares específicos para tres tipos de de obras que se estudiarán, estudiarán , a saber, zanjas de infiltración, subsolado y canales de desviación. A través de este proyecto, se pretende también generar un marco de actuación más participativo, técnico y geográfico, que permita una implementación amigable de estas técnicas, en términos económicamente factibles y que favorezca formas de trabajo ecológicamente ecológicamente sustentables. Ensayos experimentales El proyecto EIAS contempló la evaluación de 7 módulos experimentales implementados con plantaciones de Pinus radiata (D.Don), los cuales están asociados al diseño y construcción de zanjas de infiltración, con el fin de conocer el impacto productivo de éstas, en términos de prendimiento, crecimiento y desarrollo de las plantaciones. Para ello, se establecieron distintos diseños experimentales con el propósito de inferir la veracidad de un conjunto de hipótesis y el alcance de los resultados, de acuerdo al comportamiento de cada uno de los tratamientos implementados. El cuadro 2, muestra los ensayos con zanjas de infiltración infiltraci ón del Proyecto EIAS, ubicados en el secano costero e interior de Chile central . (Tapia, Flores Villanelo, Sanguesa Pool, & Martinez Araya , 2004)
Los resultados encontrados indican que las zanjas de infiltración son efectivas prácticas de captación del agua de lluvia, permitiendo una infiltración de agua entre 280 y 6800 m 3/ha – año, para zonas con precipitaciones entre 600 y 800 mm/año.- Asimismo también se encontró que la intensidad de precipitación máxima para la sierra es de 27.8 mm/hora, para una duración de 60 minutos y un periodo de retorno de 25 años. En cuanto a la tasa de infiltración básica se encontró que para suelos de textura arenosa es de 0.100 m/hora; para suelos francos, de 0.040 m/hora y para suelos arcillosos de 0.012 m/hora. Finalmente es de remarcar que la captación del agua de lluvia y la reforestación de las partes altas y medias de las cuencas es una efectiva medida para lograr revertir 11
el proceso de desertificación desertificación que viene afectando a la sierra peruana y contribuir a una lucha contra el calentamiento global. (VASQUEZ VILLANUEVA, 2004) 5.0 LIMITACIONES DE LA INVESTIGACION
Las limitaciones es la falta de bibliografía a nivel nacional y la escasa investigación en la zona sobre temas de Recolección y almacenamiento de agua de lluvia mediante zanja de infiltración y sobre la desertificación desertificación de las laderas. 6.0 IMPORTANCIA
Esta investigación investigación tiene importancia porque se propone propone solucionar la falta de agua, aumentar áreas de cubierta vegetal, áreas de regadío y de cultivo en la comunidad de Condorcenqa, del distrito de Sicuani 8.0 AMBITO DE ESTUDIO
El área de estudio comprende una ladera de las zonas altas de la Comunidad Campesina del Condorcenqa abarcando una gradiente altitudinal altitudinal de 3850 hasta 4200 msnm. msnm. Esta ladera presenta especial interés para los pobladores locales debido a que en ella se encuentra áreas con potencial desarrollo de actividades agropecuarias. agropecuaria s. La Comunidad Campesina de Condorcenqa pertenece al distrito de Sicuani, provincia de Canchis, departamento departament o de Cusco. Geográficamente, Geográfica mente, Cochahuayco pertenece a la subcuenca media del río Vilcanota. Esta zona presenta dos periodos estacionales, donde la época lluviosa suele extenderse desde noviembre hasta abril, mientras que la época seca durante el resto del año. 8.1
DELIMITACION ESPACIAL
La presente investigación investigación tendrá lugar en las laderas de la parte alta del distrito de Sicuani 8.02
DELIMITACION TEMPORAL
Para el desarrollo desarrollo de la investigación investigación se trabajaran trabajaran con datos tomados del año 2015. 8.02
DELIMITACION SOCIAL
El trabajo está orientado orientado al público a las comunidades comunidades campesinas campesinas del distrito de de Sicuani, quienes se le beneficiaran con la investigación. 9.0.0 MARCO TEORICO
9.1
BASES TEORICAS
9.1.1 APLICACIÓN DE ZANJAS DE INFILTRACION
12
Por su parte, Pizarro et al (2004), (2004), proponen un diseño de este tipo de obras, basado en el análisis y determinación de algunos parámetros edafoclimáticos particulares, entre ellos, la intensidad de la lluvia, el periodo de retorno de un evento extremo, el coeficiente de escorrentía y la velocidad de infiltración del agua en el suelo. Así, la Sociedad EIAS Ltda. Elaboró un simulador de diseño de obras de conservación de aguas y suelos, EIAS, el que procesa una serie de variables biogeofísicas, que permiten elaborar el diseño de construcción construcción óptimo para zanjas de infiltración (figura 1). Asimismo, existen otros planteamientos de diseño, que consideran a la intensidad de precipitación, como un elemento fundamental en el diseño de una zanja de infiltración. Así, el ingeniero forestal Mauricio Lemus Vera, elaboró en el año 2003 un programa computacional, a partir de las aplicaciones de Microsoft Excel, denominado «MAUCO» (figura 2), el cual se fundamenta en la incorporación de un diagnóstico del área degradada; la toma de datos de terreno; la pluviometría; las características de suelos, relieve-área de mitigación y la cobertura vegetal; y el diseño de las zanjas de infiltración con el análisis de la precipitación (Lemus, 2003). Por otra parte, el Dr. Andrés Martínez de Azagra (Universidad de Valladolid, España), desarrolló un modelo computacional «MODIPE» que permite determinar la disponibilidad hídrica o infiltración en un punto de una ladera, la cual se determina por un aguacero aislado o por una serie de aguaceros, como también a nivel anual (figura 3). Para ello hay que definir las características características hidrológicas y topográficas de la ladera, así como las precipitaciones a estudiar. A partir de estos datos, el programa cuantifica la escorrentía superficial generada por los aguaceros y estima la altura de agua que queda residente en un punto de la ladera. Este valor refleja la disponibilidad hídrica en ese punto. Como resultado final se obtiene la cantidad de agua, en litros por metro cuadrado de superficie, disponible en un punto de la ladera, tanto si es un punto favorecido como desfavorecido a acumular e infiltrar agua, por razones intrínsecas y/o de contorno. (MARTINEZ DE AZAGRA PAREDES, 1996) Diseño hidrológico de zanjas de infiltración El diseño de las obras de conservación y aprovechamiento de suelos y aguas, debe considerar previamente cuatro conceptos hidrológicos; el periodo de retorno, las curvas intensidad-duraciónfrecuencia, la velocidad de infiltración de los suelos, y el coeficiente de escorrentía, para así diseñar las obras que favorecen la infiltración de aguas lluvias en condiciones desfavorables. Esta situación permite trabajar con un margen de seguridad, el cual minimiza el riesgo de que las obras sean sobrepasadas, de tal manera que permitan diseños confiables y efectivos para la ingeniería hidrológica.
13
Asimismo, este diseño de zanjas de infiltración debe atender fundamentalmente a los dos criterios (Pizarro et al , 2004): a) El espaciamiento entre zanjas debe ser tal que permita un control adecuado de la erosión. b) La capacidad de captura de agua de las zanjas debe permitir el almacenaje de un determinado volumen de escorrentía producido por la lluvia. La serie de zanjas que conforman la zanja de infiltración están conectadas entre sí por una especie de tabique bajo, el cual facilita el paso del agua entre una y otra zanja, cuando una de ellas se ha llenado. Por tal característica, el conjunto de zanjas de infiltración dispuestas a lo largo de una línea o curva de nivel, se considera más bien como una sola unidad, antes que como unidades individuales. individuales. Normalmente cada zanja de infiltración (figura 4), tiene las siguientes dimensiones: largo = 2 m; profundidad = 0,4 m; ancho en la base = 0,4 m y ancho en la superficie = 0,5 m
.
(a)
(b)
Grafico 1. (a) Cuando las zanjas se llenan el agua pasa pasa por encima del tabique; tabique; (b) Dimensiones de las zanjas y lugar de depósito de la tierra excavada
Después de validar las zanjas de infiltración durante dos años dentro de las parcelas agrícolas, se pudo constatar que esta práctica es más importante en el control del escurrimiento y en la reducción de la erosión hídrica, que en brindar humedad a los cultivos. Los resultados que se obtuvieron en las parcelas de investigación respecto al rendimiento de los cultivos, no muestran ninguna diferencia en favor de los tratamientos con zanjas, en cambio, fue muy notoria la disminución de los síntomas de erosión hídrica por efecto de las zanjas. Esto se evidenció por la gran acumulación de sedimentos dentro de las zanjas durante el primer año, el mismo que disminuyó notablemente en el segundo año de investigación. (PIZARRO TAPIA, ROBERTO; FLORES VILLANELO, JUAN PABLO; SANGUESA POOL, CLAUDIA, 2008)
14
Las zanjas de infiltración son excavaciones que se realizan en el terreno en forma de canales de sección rectangular o trapezoidal, que se construyen a curvas de nivel para detener la escorrentía de las lluvias y almacenar agua para los pastos y cultivos instalados debajo de las zanjas. Grafico 2 Zanjas de infiltración forma trapezoidal trapezoidal en ladera en pendiente suave
Una función que cumple esta práctica es de acortar la longitud de la pendiente, disminuyendo de esta manera los riesgos de grandes escorrentías, que causan erosión, y que se producen en las laderas durante la época de lluvias. Grafico 3 Zanjas de infiltración forma trapezoidal en en pendiente fuerte
Otra, función, importante es detener o depositar el agua de escorrentía de las laderas favoreciendo su infiltración en el terreno para mantener la humedad en beneficio de pastos y plantaciones forestales
15
Grafico 4 ejecución de Zanjas de infiltración forma trapezoidal
. CONDICIONES DE APLICACIÓN
Esta práctica se recomienda realizar: * En zonas de secano ya sea para pastos o plantaciones permanentes * En terrenos con pendientes pendientes de 10 a 40%. * En terrenos con textura textura franca que dejen infiltrar infiltrar fácilmente fácilmente el agua. * No es recomendable para terrenos con texturas texturas sueltas, que puedan derrumbarse. derrumbarse. Las dimensiones de la sección transversal de las zanjas pueden variar con el clima, la pendiente, el tipo de suelo y la vegetación; si damos un ancho de la base de 40 cm y una profundidad de 40 cm, el distanciamiento entre zanjas (para las condiciones climáticas de la región alto-andina del Perú) sería de acuerdo a la tabla siguiente:
C COBERTURA VEGETAL PENDIENTE TERRENO % del % del DISTANCIA ENTRE ZANJA (M.) entre (M.) entre %) zanjas (m)
Sin
Con
10 15 20 25 30 10 15 20 25 30 35 40
30 20 15 13 11 45 30 23 20 17 14 12
16
Es muy importante que la base de la zanja esté bien nivelada. Para evitar cualquier error se pueden dejar tabiques de tierra cada 5 a 8 m. A cada 100 m de longitud de las zanjas se deben dejar accesos o caminos para el tránsito de ganado o personas. Para evitar que las zanjas se llenen de tierra es necesario poner una barrera de pastos o plantas arbustivas en el borde superior de la zanja que ataje la tierra que arrastra el agua. Una vez determinado el espaciamiento adecuado entre zanjas de infiltración, se procede de la siguiente manera: a) Se trazan las líneas a nivel (guía para excavar las zanjas) con ayuda del nivel “A” o nivel de caballete, empezando siempre de la parte más alta de la ladera. Grafico 5 trazo de Zanjas de infiltración forma trapezoidal
b) Se demarcan las líneas con ayuda de estacas o el pico, cavando un surco superficial que marque bien cada curva. c) Se excava la zanja propiamente dicha, teniendo en cuenta las dimensiones indicadas (ancho de la base: 40 cm, altura o profundidad: 40 cm). d) Una vez excavada la zanja con las medidas ya indicadas se procede a nivelación cuidadosa de la base o fondo de la zanja con ayuda del nivel en “A” o de caballete. e) Todo el material extraído de la excavación de la zanja se coloca en su borde inferior, apisonando capa por capa, f) Para minimizar los riesgos de desborde de las zanjas, cuando éstas son muy largas, se dejan tabiques a lo largo de la zanja (por ejemplo a cada 10m). Así la zanja queda dividida en numerosas secciones que almacenan el agua de escorrentía y de lluvia, facilitando al máximo la infiltración del agua. VENTAJAS * Es una práctica de fácil realización
17
* Intercepta el agua de escorrentía y facilita su infiltración al suelo, contribuyendo a la recarga de manantiales. * En laderas muy degradadas permite regenerar la vegetación natural y recuperar dichas laderas. * En terrenos de pastos o plantaciones permanentes, favorece el crecimiento rápido de las plantas por la disponibilidad de humedad. DESVENTAJAS * Las zanjas de infiltración pueden constituir obstáculos obstáculos al normal tránsito del ganado. * Si no se realiza la limpieza periódica del canal, puede provocar el desborde del agua almacenada y la formación de cárcavas laderas abajo. (MINAGRI, Agosto 2014) Diseño hidrológico de una zanja de infiltración. El diseño de zanjas de infiltración propuesto atendió
fundamentalmente al espaciamiento entre zanjas, de tal forma que permita un control adecuado de la erosión; asimismo, la capacidad de captura de agua de las zanjas debe permitir el almacenaje de un determinado volumen de escorrentía producido por la lluvia. En el diseño hidrológico propuesto de zanjas de infiltración se deben considerar previamente cuatro conceptos hidrológicos; el periodo de retorno, las curvas intensidad-duración-frecuencia, la velocidad de infiltración de los suelos y el coeficiente de escorrentía, para así diseñar las obras que favorecen la infiltración de aguas lluvias en condiciones desfavorables (Pizarro et al . 2004b). T, el que Uno de los primeros requerimientos a considerar fue la determinación determinación del periodo de retorno T, el está definido como el tiempo que transcurre entre dos fenómenos de las mismas características, el cual se define por la expresión [1] =
1 1 − ( ())
donde T: periodo de retorno y F(X): es la probabilidad de que la variable aleatoria, intensidad de precipitación, posea un valor menor o igual a un determinado valor X. Con esto, es posible tener un horizonte de planificación, dentro del cual no debería presentarse un evento con intensidades superiores a la calculada (Pizarro et al . 1986). Asociado a lo que se expone, el periodo de retorno para el total de ensayos de este estudio
correspondió a un T = 20 anos, el cual se justifica por considerarse este tiempo como el promedio de rotación en plantaciones de P. radiata. El segundo elemento del diseño fue la determinación y construcción de las curvas Intensidad-Duración-Frecuencia, Intensidad-Duración-Frecuencia , IDF, curvas que resultan de unir los puntos representativos representativos de la intensidad media en intervalos de diferente duración, y correspondientes 18
todos ellos a una misma frecuencia o periodo de retorno (Temez 1978). Para ello, se estudio el comportamiento de series de precipitación (superiores a 20 años de datos), a traves de una curva que entrega la intensidad media en función de la duracion y la frecuencia (figura 2), y cuya unica finalidad fue la de aportar patrones de conducta de las lluvias. La construcción matemática de las curvas Intensidad- Duracion-Frecuencia (IDF) se realiza, entre otros métodos, segun el planteamiento analítico propuesto por Aparicio (1997). Dicho autor plantea la alternativa de obtener una ecuacion que genere las curvas IDF a traves de un modelo de regresión lineal. Para ello, es necesario relacionar simultáneamente las tres variables en una familia de curvas, para lo cual se utilizó la ecuación [2] propuesta por Aparicio (1997): =
.
donde k, m y n = constantes de regresión lineal múltiple, T = período de retorno en años, D = duración en minutos u horas e I = intensidad de precipitación en mm/h.
Figura 2. Curva intensidad-duración-frec intensidad-duración-frecuencia. uencia. Intensity-duration-frequenc Intensity-duration-frequencyy curve . Así, es posible obtener un modelo de regresión lineal múltiple para cada zona en que existe una estación pluviográfica. La calidad de la regresión se verificó al analizar ciertas medidas de bondad de ajuste, las cuales corresponden a algunas de regresión no paramétrica, como el coeficiente de determinación R2 y la prueba U de Mann-Whitney (Gujarati 1992). Si en la zona no se cuenta con estaciones pluviográficas pluviográficas cercanas, es posible aplicar el método K, propuesto por Pizarro et al. (2001), el cual permitió extrapolar las intensidades de precipitación para diversas duraciones horarias, desde estaciones pluviográficas, hacia estaciones pluviométricas cercanas. Para ello, el método considera intensidades máximas máximas de precipitación precipitación (en mm/h), para distintos períodos de retorno, entregándose la relación entre la intensidad de precipitación en 1, 2, 4,…, 12 h, y la intensidad de 24 h, definida como K
= Ii / I24, donde Ii corresponde a la intensidad para la duración i, e I24 la intensidad de lluvia para 24 horas. Ello, porque la precipitación de 24 horas es la que se puede encontrar en las estaciones 19
pluviométricas, que cuentan sólo con pluviómetro; así, estas relaciones se traspasan desde la estación pluviográfica a la pluviométrica y permiten construir las curvas IDF en zonas sin datos horarios menores a 24 horas. En este contexto, el presente estudio utilizó las curvas IDF elaboradas por Pizarro et al. (2001) Un tercer elemento de diseño fue determinar la velocidad de infiltración del agua en el suelo para cada una de las estaciones experimentales. Para ello se utilizó el método del cilindro. Éste permitió obtener registros de las mediciones, en base a una tabla con distintas alturas de agua en el cilindro, a intervalos periódicos, de modo de contar con intervalos a los 5, 10, 20, 30, 45, 60 y 90 infiltración [3] se empleó la minutos (Gurovich 1985). Para la determinación de la velocidad de infiltración siguiente expresión de Vi, a saber: =
ℎ 600
Donde, Vi = velocidad de infiltración en mm/h; D h = diferencial de altura de agua en cm; t = diferencial de tiempo en minutos. escorrentía (e), el Finalmente, el último concepto aplicado al diseño hidrológico fue el coeficiente de escorrentía (e), cual se define como la parte de la precipitación que se presenta en forma de flujo de agua superficial en el suelo. Su dimen- sión varía entre 0 y 1, y está inversamente correlacionado con la capacidad de infiltración, es decir, son superficies impermeables, las que tienen el más alto coeficiente de escorrentía. En esta propuesta metodológica se consideró como recomendable el utilizar valores altos de coeficientes de escorrentía, con el fin de generar mayores condiciones de seguridad, para así garantizar que la obra no será sobrepasada por las aguas lluvias. En este marco y considerando los valores estándares de coeficiente de escorrentía que se muestran en la literatura hidrológica (Chow et al . 1994, Monsalve 1999), esta investigación propuso que en e n condiciones de una ladera sobre 15% de pendiente, descubierta descubierta de vegetación y con una erosión moderada (Soto 1997), se utilizara un coeficiente igual a 0,9, es decir, se considera que casi la totalidad del agua lluvia precipitada en el suelo escurrió y, con ello, se plantea un margen de seguridad importante frente a eventos de envergadura. En el contexto de los conceptos hidrológicos, el diseño y la construcción de las zanjas de infiltración debe responder a que la cantidad de agua de lluvia que cae desde la zona de impluvio debe ser menor o igual a la que capta y a la que absorbe la zanja, en un diferencial de tiempo, es decir, la capacidad de éstas no debe ser sobrepasada por el total de aportaciones [4] que a ella converjan, converjan, a saber: = +
donde, Vazi = volumen de aportación de la zona de im- pluvio; Vazz = volumen de captación de la 20
zona de zanjas; Vazin = volumen de infiltración. Las zanjas de infiltración construidas (figura 3) poseen un perfil con h cm de altura y b cm de base, mientras que éstas tienen un largo l variable. El diseño considera además un rebaje en el borde aguas arriba para facilitar la entrada de agua y evitar la erosión de las paredes. Por otra parte, las expresiones que definen cada una de las variables de la ecuación [4] son desglosadas a partir de la ecuación [5]: = . .
donde, Vazi = volumen de aportación de la zona de impluvio (m3/h); I = precipitación máxima en una hora; S = superficie de impluvio impluvio (m2); e = coeficiente de escorrentía.
(PIZARRO TAPIA, ROBERTO; FLORES VILLANELO, JUAN PABLO; SANGUESA POOL, CLAUDIA, 2008)
Formando un bordo o camellón. Es una práctica de fácil realización intercepta el agua de escorrentía y facilita su infiltración infiltrac ión al suelo, contribuyendo contribuyend o a la recarga de manantiales. En laderas muy degradadas permite regenerar la vegetación natural y recuperar dichas laderas. En terrenos de pastos o plantaciones permanentes, favorece el crecimiento rápido de las plantas por la disponibilidad de humedad. Las zanjas de infiltración pueden constituir obstáculos al normal tránsito del ganado. Si no se realiza la limpieza periódica del canal, puede provocar el desborde del agua almacenada y la formación de cárcavas laderas abajo. A consecuencia del cambio climático, el ciclo del agua en las cuencas están sufriendo modificaciones, debido a: como consecuencia de dichas perturbaciones se perciben cambios en la temporalidad, frecuencia e intensidad de lluvias torrenciales e inundaciones, granizadas, nevadas, heladas y vientos. 21
Asimismo, el estudio realizado por el Senamhi confirma, por ejemplo, el incremento de la frecuencia anual de heladas meteorológicas en los últimos 44 años La reducción de las precipitaciones y cambios en la estacionalidad El estudio realizado por el Senamhi en los últimos 20 años, en la micro cuenca Huacrahuacho (Canas, Cusco) revela una drástica caída de la precipitación anual a razón de 12,00 mm por año (12 l/m3) Retroceso glaciar y disminución de las fuentes hídricas. Es otro de los efectos climáticos extremos.
En efecto, para el periodo 1980-2006, el área glaciar en las cordilleras del país ha disminuido, incremento de dicha tendencia en la última década. La Autoridad Nacional del Agua (ANA) señala que, en 30 años, la superficie glaciar del Perú se ha reducido en un 40% a causa el calentamiento global y se estima que el decenio 2020-2030, los glaciares por debajo de los 5000 msnm habrán desaparecido. Según el IPCC, los registros de las observaciones y las proyecciones climáticas proveen abundante evidencia de que los recursos hídricos son vulnerables y pueden ser fuertemente impactados por el cambio climático, al extremo de reducir drásticamente su potencial actual, con un amplio rango de consecuencias para las sociedades humanas y los ecosistemas. Asimismo, la disminución de las fluentes hídricas es consecuencia del retroceso glaciar, el incremento promedio de la temperatura, la mayor evapotranspiración y cambios en los patrones de precipitación. Este fenómeno es conocido desde siempre se presenta de dos maneras: como interrupción temporal de la época de lluvia (veranillos) y otro con frecuencia y duración irregular, con fuerte disminución del total anual de precipitación. Una de las consecuencias del cambio climático es el incremento de la frecuencia, intensidad y duración de las sequías, producto de una mayor variabilidad climática y cambio en la frecuencia y estacionalidad del Fenómeno de El Niño, que genera lluvias en el norte del país y sequía en el sur. (FLAVIO VALER BARAZORDA, 2008)
9.2. MARCO TEORICO CONCEPTUAL 9.2.1 COSECHA DE AGUA
22
La cosecha o la recolección de agua se definen como un conjunto de técnicas a captar el agua por lo general de escorrentía superficial, y utilizarla en la agricultura, en el abastecimiento abastecimiento humano, ganadero o en la repoblación forestal. forestal. Las técnicas de recolección de agua requieren: Contar con una estructura capaz de almacenar el agua en su superficie “vasos de agua” la cual debe
ser impermeable o tener bajísimos coeficiente de permeabilidad. Un sistema de recolección de agua debe tener dos partes imprescindibles: un área tributaria, donde se genera escorrentía, y un área de recepción, en la que recibe y se almacena el agua de escorrentía, entonces podemos también considerar un tercer elemento “la presa o dique” que vendría ser la
estructura que permita permita el incremento incremento de la capacidad capacidad de almacenamiento almacenamiento del vaso, vaso, elevando el nivel de espejo de agua. (FLAVIO VALER BARAZORDA, 2008) 9.2.2 ZANJAS DE INFILTRACION
Las zanjas de infiltración, son canales sin desnivel construidos en laderas, los cuales tienen por objetivo captar el agua que escurre, disminuyendo los procesos erosivos, al aumentar la infiltración del agua en el suelo. Estas obras de recuperación de suelos, pueden ser construidas de forma manual o mecanizada, y se sitúan en la parte superior o media de una ladera, para capturar y almacenar la escorrentía proveniente de las cotas superiores Las zanjas de infiltración son son estructuras hechas hechas por el hombre que sirven para atrapar escurrimiento superficial en periodos de lluvias intensas en zonas de ladera. En las zanjas, a pendiente 0 %, el agua captada se infiltra en el suelo y así aumenta su humedad y recarga el agua subterránea, evitando procesos erosivos del manto Para el diseño, construcción y mantenimiento de las zanjas se deben tener en cuenta las siguientes consideraciones: • La cantidad de agua de lluvia que cae en la zona de captación, debe ser menor o igual a la que capta
y absorbe la zanja. 23
• La pendiente del terreno en el área que se construirá la zanja de infiltración determinará el
espaciamiento espaciamiento entre zanjas; en terrenos de mayor pendiente se construirán a menor distancia. • En zonas de pastoreo se deben dejar tabiques con un ancho adecuado para facilitar el paso de los
animales y evitar el deterioro de las zanjas. • Realizar el mantenimiento de la zanja, limpiando el material arrastrado por el agua o sedimento. De
esta manera se aumenta su vida útil. • Las plantaciones forestales de especies nativas (qolle, queuña, chachacomo, entre otros) sobre el
camellón de la zanja, ayudarán a infiltrar el agua y estabilizarán los taludes. (FLAVIO VALER BARAZORDA, 2008) Las zanjas de infiltración, son canales sin desnivel construidos en laderas, los cuales tienen por objetivo captar el agua que escurre, disminuyendo los procesos erosivos, al aumentar la infiltración del agua en el suelo. Estas obras de recuperación de suelos, pueden ser construidas de forma manual o mecanizada, y se sitúan en la parte superior o media de una ladera, para capturar y almacenar la escorrentía proveniente de las cotas superiores La justificación principal de las zanjas de infiltración descansa en el efecto que producen sobre la estabilización del suelo; es decir, son agentes propiciadores de almacenamiento de humedad para los vegetales, a través del almacenamiento temporal de escorrentías superficiales. Debe señalarse eso sí, que un sistema de zanjas de infiltración infiltraci ón por sí solo, no controla totalmente el fenómeno erosivo. Además, es necesario revegetar con pastos, o forestar los espacios intermedios entre zanjas, o adoptar otras prácticas conservacionistas como la aradura, el subsolado y la siembra en contorno. (Tapia, Flores Villanelo, Sanguesa Pool, & Martinez Araya , 2004)
9.02.03 DESERTIFICACION La desertificación es un proceso muy frecuente en laderas deforestadas bajo clima árido, semiárido o seco subhúmedo. Frente a este problema se apuesta por el proceso contrario, es decir, la osificación.
24
Se trata de dotar a la ladera de unas pequeñas estructuras de tierras que recojan e infiltren la escorrentía, modificando levantar levemente su fisiografía. De esta forma se consigue mejorar las condiciones de humedad del suelo y se posibilita el desarrollo de una vegetación forestal, invirtiendo el proceso de desertificación. Las estructuras que consiguen frenar, captar e infiltrar la escorrentía(por ejemplo: micro cuencas, aterrazados, acaballonados o abancalados), muchas de las cuales han sido utilizadas tradicionalmente para el establecimiento de cultivos en zonas con precipitaciones escasas, deben diseñarse con unos criterios técnicos basados en la economía del agua, para evitar impactos ambientales excesivos y costes de ejecución innecesarios. Estos criterios sirven para orientar al técnico encargado de la restauración sobre el tamaño de los alcorques a realizar, con vistas a aumentar la supervivencia del repoblado reduciendo la alteración del microrrelieve a lo minimo indispensable. Considerando estos criterios se establecen los modelos hidrológicos que sirven para buscar la solución técnica más adecuada en cada caso. (PAREDES, MONGIL MANZO, & ROJO SERRANO, 2004) 9.2.4 PRECIPITACION
Es cualquier forma de hidrometeoro (lluvia, llovizna, nieve, aguanieve o granizo) que cae de la atmósfera y llega sobre la superficie terrestre. La precipitación es una parte importante del ciclo hidrológico, responsable del depósito de agua dulce en el planeta y, por ende, de la vida, tanto de animales como de vegetales, vegetales, que requieren de agua para vivir. (FLAVIO VALER BARAZORDA, 2008) 9.2.5 INFILTRACION
Es el proceso por el cual el agua penetra desde la superficie del terreno hacia ha cia el suelo. En una un a primera etapa satisface la deficiencia de la humedad del suelo en una zona cercana a la superficie y posteriormente, posteriormente, superado cierto nivel de humedad, pasa a formar parte del agua subterránea, saturando los espacios vacíos. (FLAVIO VALER BARAZORDA, 2008)
25
9.2.6 ESCORRENTIA
Es la lámina de agua que circula en una cuenca de drenaje, es decir, la altura en milímetros de agua de lluvia escurrida y extendida dependiendo de la pendiente del terreno . (FLAVIO VALER BARAZORDA, 2008) 9.2.7 OASICIFICACION
La oasificacion está muy relacionado con el concepto de recolección de agua pero tiene un marcado enfoque ecológico en vez de meramente agrícola. En la osificación, además de cosechar agua, se recolectan también nutrientes nutrientes y suelo, por lo que al mismo tiempo se potencia el proceso pr oceso restaurador y se logra el control de la erosión hídrica, tan frecuente en las zonas áridas. De hecho, en muchos lugares del mundo, van emparejadas la conservación de suelos y las de aguas. En este sentido se expresan LUDWIG et al (1997), que afirman que en las laderas de climas semiáridos en Australia existen sumideros (matas vegetales o depresiones del terreno, por ejemplo) que se en enriquecidos al capturar agua y suelo. suelo. (PAREDES, MONGIL MANZO, & ROJO SERRANO, SERRANO, 2004) 9.2.8 COEFICIENTE DE ESCURRIMIENTO
Relación entre el volumen de agua que se precipita sobre una superficie determinada y el volumen de agua que escurre de la misma superficie. Una superficie totalmente impermeable, como puede ser un estacionamiento asfaltado, el coeficiente es casi igual a 1,0 pues solamente dejará de escurrir el agua que se evapora. se evapora. Cabe Cabe notar que la tasa de escurrimiento no es constante en el tiempo, en efecto, un terreno relativamente permeable, puede tener una tasa de escurrimiento por ejemplo de 0,5, al comienzo del evento de lluvia, pero si la lluvia es suficientemente prolongada, y el terreno se satura , el coeficiente de escurrimiento se aproximará mucho a 1,0. 9.2.9 Evaluación
Según PASOLAC (2006) la evaluación se entiende como al proceso cuyo objetivo es valorar o comparar las consecuencias consecuencias de distintas alternativas alternativas de actuación, para orientar la toma de decisiones hacia las alternativas más adecuada en cada caso concreto. (LOPEZ OBANDO, ABRIL 2008) Los diseños descriptivos se usan para medir cuantitativamente las variables de una población, para obtener índices matemáticos; tales como índices de correlación, porcentajes y frecuencias. frecuencias.
26
10.0.0 MODELO METOLOGICO 10.1.0 TIPO DE INVESTIGACION 10.1.1 Nivel Descriptivo:
Se empleara los diseños descriptivos a fin medir cuantitativamente las variables; obtener las características de las laderas de la comunidad campesina de Condorcenqa. MARTINEZ DE AZAGRA Pizarro et al (2004), (2004), proponen un diseño de este tipo de obras, basado en el análisis y determinación de algunos parámetros edafoclimáticos edafoclimáticos particulares, entre ellos, la intensidad de la lluvia, el periodo de retorno de un evento extremo, el coeficiente coeficiente de escorrentía y la velocidad de infiltración del agua en el suelo. Existen otros planteamientos de diseño, que consideran a la intensidad de precipitación, como un elemento fundamental en el diseño de una zanja de infiltración. Así, el ingeniero forestal Mauricio Lemus Vera, elaboró en el año 2003 un programa computacional, a partir de las aplicaciones de Microsoft Excel, denominado «MAUCO» (figura 2), el cual se fundamenta en la incorporación de un diagnóstico del área degradada; la toma de datos de terreno; la pluviometría; las características de suelos, relieve-área de mitigación y la cobertura vegetal; y el diseño de las zanjas de infiltración con el análisis de la precipitación (Lemus, 2003). Por otra parte, el Dr. Andrés Martínez de Azagra (Universidad de Valladolid, España), desarrolló un modelo computacional «MODIPE» que permite determinar la disponibilidad hídrica o infiltración en un punto de una ladera, la cual se determina por un aguacero aislado o por una serie de aguaceros, como también a nivel anual (figura 3). Para ello hay que definir las características hidrológicas y topográficas de la ladera, así como las precipitaciones a estudiar. A partir de estos datos, el programa cuantifica la escorrentía superficial generada por los aguaceros y estima la altura de agua que queda residente en un punto de la ladera. SEGÚN PIZARRO TAPIA, ROBERTO; FLORES VILLANELO. VILLANELO . El diseño de las obras de conservación y aprovechamiento de suelos y aguas, debe considerar previamente cuatro conceptos hidrológicos; el periodo de retorno, las curvas intensidad-duraciónfrecuencia, la velocidad de infiltración de los suelos, y el coeficiente de escorrentía , para así diseñar las obras que favorecen la infiltración de aguas lluvias en condiciones desfavorables. Esta situación permite trabajar con un margen de seguridad, el cual minimiza el riesgo de que las obras
27
sean sobrepasadas, de tal manera que permitan diseños confiables y efectivos para la ingeniería hidrológica. Asimismo, este diseño de zanjas de infiltración debe atender fundamentalmente a los dos criterios (Pizarro et al , 2004): a) El espaciamiento entre zanjas debe ser tal que permita un control adecuado de la erosión. b) La capacidad de captura de agua de las zanjas debe permitir el almacenaje de un determinado volumen de escorrentía producido por la lluvia. La serie de zanjas que conforman la zanja de infiltración están conectadas entre sí por una especie de tabique bajo, el cual facilita el paso del agua entre una y otra zanja, cuando una de ellas se ha llenado. Por tal característica, característica, el conjunto de zanjas de infiltración dispuestas a lo largo de una línea o curva de nivel, se considera más bien como una sola unidad, antes que como unidades individuales. Normalmente cada zanja de infiltración (figura 4), tiene las siguientes dimensiones: largo = 2 m; profundidad = 0,4 m; ancho en la base = 0,4 m y ancho en la superficie = 0,5 m
MINISTERIO DE AGRICULTURA PROPONE CONDICIONES DE APLICACIÓN Esta práctica se recomienda realizar: * En zonas de secano ya sea para pastos o plantaciones permanentes * En terrenos con pendientes pendientes de 10 a 40%. * En terrenos con textura textura franca que dejen infiltrar infiltrar fácilmente fácilmente el agua. * No es recomendable para terrenos con texturas texturas sueltas, que puedan derrumbarse. derrumbarse. Las dimensiones de la sección transversal de las zanjas pueden variar con el clima, la pendiente, el tipo de suelo y la vegetación; Si damos un ancho de la base de 40 cm y una profundidad de 40 cm, el distanciamiento entre zanjas (para las condiciones climáticas de la región alto-andina del Perú) sería de acuerdo a la tabla siguiente: 28
Cuadro 1 dimensionamiento de zanjas de infiltración COBERTURA VEGETAL Sin
Con
PENDIENTE TERRENO % 10 15 20 25 30 10 15 20 25 30 35 40
DISTANTE ENTRE ZANJA(M) 30 20 15 13 11 45 30 23 20 17 14 12
10.2.0 UNIVERSO Y MUESTRA 10.2.1 UNIVERSO
El universo del estudio comprende la cuenca del rio Vilcanota, con punto de control en las laderas de las comunidades campesinas campesinas del distrito de Sicuani, región Cusco. 10.2.2 MUESTRA
Para el presente estudio, estudio, la muestra del estudio se realizara realizara en las laderas de la comunidad campesina de Condorcenqa . 10.3.0 OPERACIONALIZACION DE VARIABLES 10.3.1 VARIABLE INDEPENDIENTE (V.I.)
La variable independiente es aquella que postula como
“causa” de
la variación de otra/s llamadas
dependiente/s. En el presente estudio se ha identificado como variable independiente recolección almacenamiento mediante zanjas de infiltración 10.3.2 VARIABLE DEPENDIENTE (V.D.)
29
Es aquella cuya variación es el
“efecto” de
la aplicación de las independientes. Es el caso de un
experimento, es la variable que se espera que cambie, o sea la que refleje en efecto del tratamiento; para nuestro caso la variable dependiente es la reducción de la desertifica desertificación ción
Cuadro 2 matriz de operacionalizacion VARIABLES
Recolección y almacenamie nto de agua mediante zanjas
de
infiltraciones (X=V.I)
DEFINICIÓN OPERACIONAL
DEFINICION CONCEPTUAL
Proporcionar una técnica adecuada para la recolección Las zanjas de infiltración, del agua precipitada son canales sin desnivel y de la escorrentía construidos en laderas, los superficial, mediante cuales tienen por objetivo zanjas posibilitar la captar el agua que escurre infiltración, en la superficie y de la almacenamiento o precipitación, embalse, para su disminuyendo los posterior utilización procesos erosivos, al en la producción aumentar la infiltración del agropecuaria o agua en el suelo forestal en las laderas de las partes altas
DIMENSIONES
INDICADORES
Parámetro de dimensionamie nto
Adecuados
Periodo humedo
No Adecuados
Admisible
Consistente
La desertificación es un Reducción de proceso muy frecuente en la laderas deforestadas bajo desertificació clima árido, semiárido o n (Y=V.D.) seco subhúmedo
11
Reducir el proceso de desertificación de las laderas con la cubierta vegetal
Metodología No Consistente Caudales medios mensuales periodo húmedo
Reales Confiables
MODELO ADMINISTRATIVO
11.1.0 CRONOGRAMA
DE TRABAJO
Para el desarrollo de este trabajo de investigación se plantea plantea terminar en 4 meses. A continuación se muestra el cronograma de trabajo: 30
CRONOGRAMA - TIPO DE UNA INVESTIGACION Semanas / meses / años
ACTIVIDADES
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14
15 16
Recopilación bibliográfico Elaboración marco teórico Definición de indicadores Elaboración cuestionario Prueba del Cuestionario Selección de la muestra Toma de datos y muestreo en campo Plan de tabulación Tabulación y codificación Analisis de datos Redacción del borrador Revisión del manuscrito Presentación del informe
Los recursos que se necesitará para alcanzar las metas, incluye mapas topográficos, topográficos, información hidrometeoro logia y otros
11.2.0 RECURSOS HUMANOS Lista de personal
Asesor de tesis Alumno Tesista
: 01 : 01
11.3.0 BIENES Lista de Bienes y/o Útiles de Escritorio
Papel bond A-4 : 06 millares Papel bond A-3 : 50 und. Cuadernos A-4 : 02 und. Libretas de campo : 05 und. Lapiceros : 02 und. Lápices : 02 und Borradores : 02 und. Archivadores Archivadores : 01 und. Mapas Topográficos Topográficos : 01 und. Información hidrometeorologia hidrometeorologia : 01 glb. Cámara fotográfica : 01 und. 31
Laptop Escritorio Memoria USB
: 01 und. : 01 und. : 01 und
11.4.0 SERVICIOS Lista de Servicios
Camioneta 4x4 : 01 GPS : 01 Servicio de impresión. Servicio de ploteo de planos.
11.5.0 PRESUPUESTOS Es estudio de investigación se valoriza en un monto de S/. 10, 555.00 (diez mil quinientos cincuenta y cinco con 00/100 nuevos soles)
Presupuesto para el desarrollo de la investigación. ITEM
DESCRIPCION
UND CANT
P.U
TOTAL
1
Materiales de escritorio e información
glb
1
1000
1000
2
Impresora
und
1
360
360
3
Cartucho-Impresora
und
2
300
600
4
Fotocopias
millar
5
100
500
5
Ploteo de Planos
und
15
8
120
6
Empastado
und
3
50
150
7
Trabajo de Campo-Peones
día
5
50
250
8
Alquiler de camioneta
día
10
240
2400
9
Viáticos
día
10
100
1000
10
Pago por derecho de titulación
glb
1
2500
2500
11
Gastos imprevistos
glb
1
3000
3000
TOTAL =
S/. 11,880.00
32
BIBLIOGRAFIA BARAZORDA, F. V. (2008). LAS QOCHAS RUSTICAS UNA ARTENATIVA PARA LAS ZONAS ALTOANDINAS. PROGRAMA DE ADAPTACION AL CAMBIO CLIMATICO , 52. FLAVIO VALER BARAZORDA. (2008). COSECHA DE AGUA. PACC PERU , , 22. LOPEZ OBANDO, K. S. (ABRIL 2008). EVALUACIÓN DE LA CALIDAD DEL ESTABLECIMIENTO Y EFECTO DE. MANAGUA, NICARAGUA: UNIVERSIDAD NACIONAL AGRARIA, FACULTAD DE RECURSOS NATURALES. MARTINEZ DE AZAGRA PAREDES, A. (1996). DISERTIFICACION POR ARIDEZ EDAFICA. I CONGRESO REGIONAL DE AGUA DE CASTILLA (pág. 8). VALLADOLID: ETS DE INGENIERIAS AGRARIAS. MINAGRI. (Agosto 2014). Cartillas para la conservacion de suelo. AYACUCHO: Grafica bracamonte. PAREDES, M. D., MONGIL MANZO, J., & ROJO SERRANO, L. (2004). MODELO HIDROLOGICOS PARA OASIFICACION DE LAS LADERAS DEGRADADAS. madrid: Direccion General de Conservacion de la Naturaleza. PIZARRO TAPIA, ROBERTO; FLORES VILLANELO, JUAN PABLO; SANGUESA POOL, CLAUDIA. (2008). DISEÑO HIDROLOGICO DE ZANJAS DE INFILTRACION. BOSQUE , , 145. Tapia, R. P., Flores Villanelo, J. P., Sanguesa Pool, C., & Martinez Araya , E. (2004). ZANJAS DE INFILTRACION. PROYECTO FDI CORFO , 32. VASQUEZ VILLANUEVA, A. (2004). SISTEMA DE CAPTACION DE AGUA DE LADERA. PLAN DE COSECHA , 20.
33
