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UNIVERSIDAD PRIVADA DEL VALLE FACULTAD DE INGENIERÍA INGENIERÍA CIVIL

PROYECTO DE ATAJADOS PARA ZONAS MONTAÑOSAS DE TOPOGRAFÍA ACCIDENTADA Y AGRESTE

PROYECTO DE GRADO PARA OPTAR AL TÍTULO DE LICENCIATURA EN INGENIERÍA CIVIL

MARCO FERNANDO POLO ARNEZ TUTOR: ING. EDUARDO VILLEGAS GOMEZ

Cochabamba – Bolivia 2006

INTRODUCCIÓN. El principal problema de la región del norte de Potosí es la sequía; al igual que en otras regiones de Bolivia, los daños y pérdidas producidas en la agricultura y la ganadería son

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considerables. Históricamente las comunidades asentadas en esta región desarrollaron estrategias y alternativas para contrarrestar este efecto climático a través de la captación, conducción, almacenamiento y distribución del agua proveniente de diferentes fuentes, principalmente ríos, quebradas y vertientes. Esta situación se agudiza en la región por la escasa existencia de fuentes de agua permanente que podrían ser aprovechadas para riego. Por otro lado la precipitación se concentra en tan solo 3 meses, estas lluvias se caracterizan por su elevada intensidad en periodos cortos de tiempo, sumada a la baja capacidad de infiltración del suelo y las pendientes pronunciadas se genera gran cantidad de escorrentía superficial que confluye en los ríos y quebradas existentes. Las condiciones climáticas y topográficas de la región son adecuadas para cosechar y almacenar agua de lluvia. Una alternativa técnica de bajo costo para captar y almacenar este escurrimiento superficial son los atajados, los cuales son reservorios que cumplen estas funciones para utilizar el agua almacenada en la época de estiaje. Por consiguiente y a partir de la necesidad de reducir el riesgo de sequía en las comunidades rurales, el Proyecto Gestión de Riesgo y Seguridad Alimentaria (PGRSAP – GTZ), priorizó su implementación en el Municipio de San Pedro de Buena Vista y conjuntamente con ese Municipio han optado por la construcción de atajados para riego y otros usos. Este Municipio fue seleccionado como área piloto para generar experiencias y difundirlas posteriormente a los demás Municipios del norte de Potosí. Sin embargo se presentaron ciertas dificultades a lo largo del proceso constructivo de los atajados debido principalmente a las condiciones topográficas desfavorables del lugar de emplazamiento de las obras. Los métodos de diseño de atajados en pendientes relativamente constantes no se acomodan a las condiciones de topografía accidentada y agreste de la región, mostrando diferencias considerables en los análisis de cantidad y volúmenes de excavación y al constituirse este ítem

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el más importante por su costo dentro del proceso constructivo, influirá considerablemente en el costo total del proyecto. El presente trabajo de investigación pretende acomodar y optimizar el diseño de atajados para zonas de topografía accidentada y agreste dentro del área de intervención del proyecto PGRSAP y otros, para asignar con mayor precisión estos volúmenes de excavación que se traducen en optimización de recursos disponibles. Por tanto, el presente trabajo titulado “PROYECTO DE ATAJADOS PARA ZONAS MONTAÑOSAS DE TOPOGRAFÍA ACCIDENTADA Y AGRESTE .” se estructura de la siguiente manera: En el primer capítulo se encuentra el planteamiento del problema, justificación, objetivo general y objetivos específicos, hipótesis y la metodología. El segundo contempla la descripción del marco contextual del Municipio de San Pedro de Buena Vista, como aspectos físicos, socio-culturales-económicos, etc. En el tercer capítulo tenemos el marco teórico, compuesto por los fundamentos teóricos del proyecto, siendo estos fundamentos aspectos que tratan sobre la Gestión de Riesgo, sus componentes y la capacidad de respuesta local. El cuarto capítulo describe las herramientas de apoyo con las cuenta el PGRSAP, las cuales fueron fundamentales para desarrollar este trabajo. En el quinto capítulo encontramos el diseño de atajados, criterios para el emplazamiento, capacidad del atajado y el análisis de beneficio/costo para la construcción de los mismos. Para el sexto capítulo tenemos el diseño geométrico del atajado. En el séptimo capítulo tenemos el análisis de la pendiente representativa para zonas de topografía accidentada y agreste, que es el tema correspondiente a este trabajo.

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El octavo capítulo desarrolla el movimiento de tierras, haciendo un balance entre el corte y el relleno. En el noveno capítulo se detalla el diseño de las obras civiles complementarias al atajado. El décimo capítulo presenta el proceso constructivo desde el replanteo hasta las obras civiles complementarias, incluyendo problemas y recomendaciones técnicas. Y por último tenemos el capítulo décimo primero que detalla la gestión para la cosecha de agua, empezando con la preparación de las condiciones, autodiagnóstico, planificación participativa, derecho de tierra y agua, ejecución, manejo y mantenimiento del atajado, uso del agua y el manejo del área de aporte.

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CAPÍTULO I

1.1 TEMA. Proyecto de atajados para zonas montañosas de topografía accidentada y agreste.

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1.2 PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA. El área de intervención del proyecto PGRSAP corresponde a gran parte del Municipio de San Pedro de Buena Vista, ubicado en la Primera Sección de la Provincia Charcas del Departamento de Potosí; la región se caracteriza por ser topográficamente accidentada ya que pertenece a la parte subandina del país. Las condiciones climatológicas son extremas en la región, las lluvias se concentran entre los meses de diciembre a marzo y se caracterizan por su alta intensidad y corta duración; por consiguiente el periodo seco oscila entre 7 y 8 meses del año. De acuerdo a los estudios realizados por el proyecto PGRSAP, la región esta considerada como “Zona de alto riesgo de sequía”. La temperatura varía según el piso ecológico; San Pedro de Buena Vista cuenta con tres pisos ecológicos altitudinales que son: Puna, Cabecera de Valle y Valle. La región se caracteriza por tener un clima templado a frío. La Agricultura considerada de mayor importancia donde, la producción actual se concentra en los cultivos tradicionales tales como la papa, maíz, trigo, cebada, maní, y durazneros desarrollados en las cabeceras de los valles y valles; mientras que en las partes altas cultivan principalmente papa, oca, papalisa y avena. Prácticamente toda la producción se destina al autoconsumo y son pequeños los volúmenes comercializables, siendo por tanto en su mayoría los ingresos insuficientes para la subsistencia familiar por lo que los miembros de las familias migran temporalmente para generar ingresos adicionales. Gran parte de la agricultura que se desarrolla es a secano, es decir, que los cultivos dependen exclusivamente de las lluvias para su desarrollo. Como es lógico pensar la mayoría de las fuentes existentes ya están siendo aprovechadas para uso doméstico y principalmente para el riego de pequeñas superficies.

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El proceso avanzado de erosión y la baja fertilidad de los suelos, además de los periodos largos de sequía que se presentan incluso en la época de lluvias, producen pérdidas considerables en la producción. Agravando esta situación las condiciones topográficas limitan el desarrollo de la agricultura, que se practica principalmente en laderas sin medidas de conservación de suelos. Históricamente las familias campesinas asentadas en la región han desarrollado estrategias para contrarrestar el efecto de las diferentes amenazas climáticas, sin embargo en los últimos años la magnitud y la intensidad de los fenómenos climáticos (sequías, granizadas, etc.) ha puesto de manifiesto que estas son insuficientes. La situación se agrava por la falta de capacitación, ya que los comunarios no pueden fortalecer sus conocimientos y acceder a tecnologías alternativas para prevenir y/o mitigar los daños ocasionados por eventos naturales adversos. Luego de la fase de diagnóstico y el análisis de riesgo a través de los diferentes estudios de consultoría efectuados por el proyecto, se definieron diferentes líneas de intervención dirigidas a “que los pobladores de la cuenca del río San Pedro recuperen y protejan sus bases de vida frente a riesgos naturales”. Como se mencionó anteriormente el PGRSAP conjuntamente el Gobierno Municipal de San Pedro de Buena Vista, priorizaron la construcción de atajados como una alternativa de mitigación del riesgo de sequía. La construcción de atajados en condiciones topográficas regulares es una técnica sencilla y fácil de ejecutar, desde el diseño hasta la conclusión de las obras de arte. Sin embargo, debido a las características que predominan en el área de intervención del proyecto, se hace dificultoso el diseño y por consiguiente el cálculo de movimientos de tierra a realizarse en el área de emplazamiento del atajado.

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Al constituirse el ítem de excavación en el más importante dentro del presupuesto de construcción, es esencial precisar el volumen de tierra a ser excavado y las horas tractor que representa la excavación de un atajado para posteriormente realizar el análisis de costos. Para la obtención del volumen de tierra a ser removido en la excavación de un atajado, se necesita conocer la capacidad del mismo y la pendiente natural representativa del área de emplazamiento. En terrenos de relieve uniforme, el dato de la pendiente natural del terreno es fácil de obtener mediante un eclímetro o un nivel de ingeniero. En terrenos cuyas condiciones topográficas accidentadas, se hace difícil determinar la pendiente representativa, dificultándose de esta manera el cálculo y el diseño del reservorio, por tanto: ¿Cómo podemos precisar mejor el movimiento de tierras y horas tractor para optimizar el uso de recursos económicos en la construcción de atajados en zonas de topografía accidentada y agreste? 1.3 JUSTIFICACIÓN. La construcción de atajados es una tecnología relativamente nueva, el diseño de estos reservorios artificiales excavados en suelo natural con maquinaria pesada, no representa mayores dificultades cuando las condiciones de topografía son apropiadas. Producto de las experiencias generadas por otras instituciones y técnicos se han desarrollado diferentes métodos de diseño de atajados aplicables a terrenos de topografía regular, que en esencia consideran pendientes constantes y regulares para el cálculo. Estos métodos de diseño no han considerado criterios de cálculo para terrenos con pendientes irregulares y accidentadas, asumir resultados aplicables a terrenos de topografía regular siendo accidentada genera imprecisiones.

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En estas condiciones los cálculos pueden generar imprecisión en cuanto a los volúmenes de excavación y por consiguiente a las horas de maquinaria pesada necesarias para la construcción de un atajado. Por consiguiente no se puede determinar a través de lectura directa con instrumento (eclímetro, nivel) una pendiente representativa en terrenos de topografía irregular y accidentada, para el efecto se realizara un análisis matemático que determine la pendiente representativa de terrenos de topografía accidentada. El trazado de un cuadrícula en el área escogida para la construcción del atajado, en base a cotas de altura con relación a un punto base (estación), además del levantamiento topográfico permitirán representar el relieve real del terreno como datos de inicio para un proceso matemático. Producto de las experiencias generadas en la construcción de atajados a lo largo del periodo de intervención del proyecto surge la idea de optimizar y adecuar el diseño de los mismos. Ya que al analizar el relieve accidentado de San Pedro de Buena Vista y en particular la topografía de la microcuenca Huaraca, donde se construyeron más de 40 atajados en estas condiciones, se puede concluir que inclusive en atajados de la misma capacidad no se tuvieron rendimientos iguales del equipo pesado porque los volúmenes de tierra movidos eran significativamente diferentes. La finalidad de este trabajo es poder brindar un método de diseño que permita realizar el cálculo de movimientos de tierra en áreas con topografía accidentada y agreste, en base a la obtención de datos del terreno, y de esta forma precisar los cálculos y el diseño general del atajado.

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1.4 OBJETIVOS. 1.4.1 Objetivo general. Elaborar un método de diseño para la construcción de atajados en zonas de topografía accidentada y agreste como medida de mitigación de la sequía. 1.4.2 Objetivos específicos. •

Optimizar el diseño de atajados para que pueda ser aplicado en zonas de condiciones topográficas irregulares.

•

Optimización de los movimientos de tierra y horas tractor, para definir mejor los costos de construcción del atajado.

•

Implementación de medidas de mitigación del riesgo de sequía y el fortalecimiento de las capacidades locales.

1.5 HIPÓTESIS. La optimización en el cálculo del diseño de atajados, posibilita la adecuación de esta tecnología (alternativa técnica) en zonas de topografía accidentada y contribuye a que los recursos económicos y constructivos sean destinados con mayor precisión en la ejecución de proyectos. 1.6 METODOLOGÍA. 1.6.1 Método de investigación. El problema planteado en el presente trabajo de investigación tiene relación con el sistema de cálculo para el diseño de atajados, por lo tanto es un problema de ingeniería que requiere de modelación matemática para su solución.

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Para dar una respuesta satisfactoria a las necesidades planteadas, el método de investigación plantea la aplicación de cálculos matemáticos (regresión lineal, etc.), de modo que el trabajo metodológico de vinculación entre los criterios de diseño y los cálculos permitan optimizar la construcción de atajados en terrenos con condiciones desfavorables. 1.6.2 Técnicas de investigación. En el desarrollo del trabajo de investigación se utilizarán diferentes técnicas para la recopilación, procesamiento y análisis de información.

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CAPÍTULO II

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2. MARCO CONTEXTUAL. 2.1 UBICACIÓN GEOGRÁFICA DE SAN PEDRO DE BUENA VISTA. La República de Bolivia, políticamente se encuentra dividida en nueve departamentos, encontrándose el Departamento de Potosí al Sud Oeste, zona subandina del país junto a Chuquisaca y Tarija. A su vez el Departamento de Potosí se encuentra dividido en 16 provincias y 38 secciones municipales. La Provincia Charcas, se encuentra geográficamente situada en el Extremo Norte del Departamento de Potosí, dividida políticamente en dos secciones municipales, la Primera Sección Municipal corresponde a San Pedro de Buena Vista y la Segunda a Toro Toro. Ambos Municipios son miembros de la Mancomunidad del Norte de Potosí. El Municipio de San Pedro de Buena Vista, según lectura de mapas cartográficos se encuentra situado entre los meridianos: •

18° 05’ 00’’ y 18° 37’ 30’’ de latitud sud con respecto a la línea del Ecuador

•

65° 40’ 30’’ y 66° 20’ 00’’ de longitud oeste con referencia al Meridiano de Greenwich.

2.1.1 Límites territoriales. •

Al Norte, limita con el Municipio de Acasio (Segunda Sección de la Provincia Gral. Bernardino Bilbao).

•

Al Sud, con el Municipio de Colquechaca (Primera Sección de la Provincia Chayanta) y la Sub Alcaldía de Uma Uma del Municipio de Pocoata.

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•

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Al Este, con el Municipio de Toro Toro (Segunda Sección de la Provincia Charcas).

•

Al Oeste, con los Municipios de Caripuyo y Sacaca (Segunda y Primera Sección de la Provincia Alonso de Ibáñez) y la Sub Alcaldía de Phanakachi del Municipio de Chayanta.

2.1.2 Extensión Territorial. Según cartas geográficas del Instituto Geográfico Militar (I.G.M.), la Provincia Charcas tiene una extensión territorial de 3.470,00 Km², de los cuales, la Primera Sección (San Pedro de Buena Vista) tiene una superficie de 2.116,52 Km2, correspondiendo al 60.99 % del territorio de la provincia, esta extensión municipal se encuentra distribuido en ocho cantones. 2.2 ASPECTOS BIOFÍSICOS 2.2.1 Geología. El macizo de la Cordillera Oriental de Bolivia en sus zonas central y meridional es básicamente de edad paleozoica y está constituido por rocas sedimentarias antiguas más o menos metamorfizadas, con predominio de cuarcitas, areniscas, esquistos, filitas y lutitas (NAVARRO et al, 2002). Gran parte de la provincia corresponde a esta descripción geológica. 2.2.2 Clima.

Es

notoria

la

ausencia

del

bioclima

pluvial,

existiendo

mayormente

bioclimas

pluviestacionales y xéricos (NAVARRO et al, 2002).

Según la Misión Claretiana de San Pedro de Buena Vista, la precipitación en los años 1995 y 1996 tuvo un promedio de 450 mm. y en el año 1997 alcanzó un promedio de 970 mm. en la zona urbana. El periodo más lluvioso comprende los meses de enero y febrero.

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Las temperaturas varían según la medición entre 8.5 y 31.5 °C por año. Sin embargo, las temperaturas en las zonas altas llegan en el invierno fácilmente bajo cero. 2.2.3 Geomorfología y vegetación.

Debido a la ubicación de la Cuenca Alta del Río San Pedro en la Cordillera Oriental, la topografía es fuertemente accidentada y por lo cual se presentan diferentes zonas ecológicas.

Los pisos ecológicos altitudinales se clasificaron según NAVARRO et al, 2002 de la siguiente manera: 1. Valle: Desde 2.300 a 3.100 m., con bioclima mesotropical xérico. Incluye fisiográficamente los valles altos y cabeceras de valles interandinos. En estos valles el efecto orográfico de la sombra de lluvia es especialmente marcado, y forman algunas de las zonas más secas de Bolivia. La vegetación se compone de microbosques xerofíticos espinosos con abundantes cactáceas, en conjunto de cobertura semicerrada a semiabierta. En los claros de estos bosques bajos se desarrollan comunidades herbáceas perennes ralas y una vegetación de hierbas 2. Cabecera de Valle: Desde 3.100 a 3.900 m. de altitud, con bioclima supratropical. La vegetación está dominada por varias especies de Khewiña. Los bosques son estructuralmente microbosques. El sotobosque herbáceo presenta una cobertura bastante escasa 3. Puna: Por encima de 3.900 m de altitud. La vegetación son microbosques dominados por la Khewiña y pajonales. La cobertura vegetal natural ha sido eliminada en muchas zonas. Las causas de la eliminación de la cobertura vegetal se relacionan principalmente con el uso intensivo de la cobertura como combustible (leña y carbón vegetal) y el pastoreo. Además las prácticas de quemas anuales han sufrido un impacto devastador respecto al estado de la cobertura vegetal.

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2.2.4 Suelos para el emplazamiento de atajados. En general, los suelos que se presentan en la zona prioritaria piloto tienen una profundidad de 10 a 15 cm. con afloramientos rocosos. Poseen una textura que va desde el franco arenoso al franco arcilloso y arenoso con presencia de grava y piedra. La estructura es suelta con una alta porosidad. La fertilidad del suelo es generalmente baja. Los suelos con capacidad de uso agrícola se encuentran irregularmente en la cercanía de los cauces de los ríos o en las partes altas en terrazas. Según el “Mapa Preliminar de Erosión de Suelos, Región Árida, Semiárida y Subhúmeda” de Bolivia (MINISTERIO DE DESARROLLO SOSTENIBLE Y MEDIO AMBIENTE, 1996), la Cuenca Alta del Río San Pedro presenta un grado de erosión muy elevado.

2.2.5 Hidrografía.

Hidrográficamente la zona prioritaria piloto pertenece a la cuenca del Río Grande, que es parte de la cuenca del Río Amazonas. La red hidrográfica que se extiende en la zona, presenta varios ríos y quebradas permanentes.

2.3 ASPECTOS SOCIO-ECONÓMICOS 2.3.1 Población. La historia poblacional indica que los habitantes precolombinos de la zona pertenecieron a la cultura de Charcas con su capital en Sacaca. Fueron conquistados por los Incas y en ese tiempo su población fue estimada en 50,000 personas. Hoy en día, la zona prioritaria piloto tiene una de las densidades poblacionales más altas del Municipio de San Pedro de Buena Vista y está compuesto por la cultura Quechua y Aymara con una fuerte predominancia Quechua. 2.3.2 Estratificación Socio -económica.

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Para determinar el grado de pobreza se diferencian tres clases sociales definidas de acuerdo a la tenencia de la tierra y al número de cabezas de ganado que se posee. Según los datos aproximados, la gran mayoría de la población corresponde a la clase pobre. Adicionalmente a esta clasificación, más del 90% de los hogares tienen insatisfechas sus necesidades básicas de abastecimiento de agua y energía, de servicio sanitario, educación y salud. CUADRO 1 ESTRATIFICACIÓN ECONÓMICA DE LA POBLACIÓN Estrato

Cabeza

Hectárea

Población

(promedio)

(promedio)

(%)

Vacuno

Ovino

Caprino

Porcino

Rico

5 – 10

70 - 100

25 - 40

3-5

3.0 – 9.0

2.0

Medianamente

2– 4

31 - 60

10 - 20

1-2

2.0 – 6.0

5.4

0– 2

1 - 30

1 -9

0-1

0.8 – 2.0

92.6

rico Pobre

Fuente: MUNICIPIO DE SAN PEDRO DE BUENA VISTA (1998), Plan de Desarrollo Municipal 1998 – 2002.

2.3.3 Organización poblacional. Existen varios tipos de organizaciones poblacionales de los cuales destacan el Ayllu y los sindicatos. El Ayllu está constituido por las autoridades originarias y se divide en el Ayllu Mayor, Ayllu Menor y el Alcanti Comunal. El otro tipo son organizaciones sindicales que agrupan a los trabajadores campesinos en diferentes unidades. 2.3.4 Producción agrícola. En los tres pisos ecológicos existe una importante cantidad de cultivos que se producen en el Municipio, entre tubérculos, cereales, leguminosas, hortalizas, y frutales, por un lado como

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cultivos económicamente importantes ante la venta de excedentes y por otra como cultivos que forman parte de la subsistencia de las familias productoras, estos cultivos cuentan también con un buen número de variedades, que según el comportamiento por lugar de producción se han establecido y forman parte de los procesos productivos. En todos los cultivos existe una cierta predominancia de variedades originadas en la zona andina, como el caso de la papa cuando las variedades sani imilla, runa, malcacho, etc. son de uso generalizado, pero estas se confunden con variedades introducidas (alfa, holandesa, etc.) de comprobada calidad y rendimiento a las cuales se accede en ferias y lugares de venta cercanos y son multiplicados y distribuidos en la zona. Este mismo fenómeno sucede en otros cultivos como el maíz, haba, trigo y cebada, denominando como variedades criollas a las de origen en la zona andina, sumándose a estas las variedades más comerciales originadas en centros experimentales o zonas productores de semilla, siempre su uso está orientado a lograr mejores rendimientos. En este aspecto siempre la limitante es la falta de apoyo técnico, para realizar un mejor manejo de los recursos genéticos en cada cultivo y realizar el cultivo de variedades alternativas a las existentes. 2.4 PROYECTO GESTIÓN DE RIESGO Y SEGURIDAD ALIMENTARIA EN SAN PEDRO DE BUENA VISTA (PGRSAP-GTZ) La Deutsche Gesellschaft für Technische Zusammenairbeit (GTZ), es una empresa de servicios de la cooperación Alemana al desarrollo que actúa en todo el mundo. Por su forma de organización, es una empresa del sector privado, propiedad del Gobierno Federal Alemán, que trabaja en pro de dos objetivos: •

Mejorar de modo duradero las condiciones de vida de la población de los países en desarrollo y en proceso de reformas.

•

Preservar las bases naturales de la existencia.

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La GTZ cumple con sus tareas sin fines de lucro, los beneficios obtenidos son exclusivamente para proyectos propios de cooperación al desarrollo. Trabaja en 129 países de África, Asia y América Latina. Así como también como en los países de Europa del Este y de la comunidad de Estados Independientes, en proceso de reforma, la empresa emplea a mas de 10000 colaboradores; de ellos, unos 8300 son expertos y colaboradores nacionales. La GTZ es representada en 65 países por sus propias agencias como el caso de Bolivia. En el marco de ajustes conceptuales en las temáticas relacionadas a la ayuda de emergencia en caso de desastres y seguridad alimentaria, la Cooperación Técnica Alemana ha priorizado la ejecución del Proyecto Gestión de Riesgos y Seguridad Alimentaria en la cue nca del río San Pedro. El Proyecto Gestión de Riesgo y Seguridad Alimentaria además de cumplir los acuerdos de cooperación entre los dos países, tiene el encargo de generar procesos, instrumentos y estrategias en el marco de la Gestión de Riesgos, orientando el accionar de la Cooperación a la prevención en lugar de la atención de emergencias en caso de desastres ocasionados por eventos naturales extremos. La concepción participativa del proyecto durante todas las etapas de su implementación Análisis de riesgos, planificación, ejecución, monitoreo y evaluación – ha contribuido a una gradual apropiación e involucramiento de los actores locales (familias campesinas, comunidades y Gobierno Municipal) y al logro de los resultados e impactos visibles. Los logros alcanzados durante los tres primeros años en el área de intervención piloto, que corresponde a una cuenca priorizada en el Municipio de San Pedro de Buena Vista, han posibilitado el posicionamiento del PGRSAP como un referente regional y nacional en la temática de Gestión de Riesgo.

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El Ministerio de Desarrollo Sostenible actúa como contraparte Nacional e instancia de coordinación nacional y regional;

las entidades ejecutoras son la Mancomunidad de

Municipios del Norte de Potosí-MMNP y la Alcaldía del Municipio de San Pedro de Buena Vista. Como objetivo del PGRSAP se acordó: Con apoyo institucional, la población del Municipio de San Pedro protege de manera sostenible sus bases vitales contra catástrofes naturales con altas posibilidades de siniestro. Este proyecto desarrolló en su primera fase, tres etapas: 1.- Diagnósticos y análisis de riesgos; desde octubre del 2002 hasta abril del 2003. 2.- Capacitación y planificación para la gestión de riesgo; desde diciembre del 2002 hasta abril del 2003. 3.- Ejecuc ión de planes comunales y municipales para la reducción de riesgo; desde julio del 2003. En la segunda fase del proyecto se ha diseñado una estrategia para posibilitar la ampliación del área de intervención y la transferencia de las experiencias generadas en el Municipio de San Pedro de Buena Vista a los otros Municipios que pertenecen a la cuenca del río San Pedro (Sacaca, Arampampa, Acacio y Toro Toro).

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FIGURA 1 AMPLIACIÓN DEL ÁREA DE INTERVENCIÓN DEL PGRSAP

Fuente: Wachoholtz Survey, 2003. Este proyecto se basa en tres componentes, cada uno con sus objetivos específicos y las medidas priorizadas por el proyecto que son: 1. CONTROL DE ÁREAS DEGRADADAS Y CAUCES.•

Revertir los procesos de degradación del medio ambiente y los recursos naturales en el área de influencia de la Cenca del Río San Pedro.

a. Construcción de diques para el control de cárcavas. b. Construcción de gaviones para protección y recuperación de tierras.

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c. Construcción y mejoramiento de viveros forestales. d. Establecimiento de bosquetes energéticos. 2. MANEJO Y CONSERVACIÓN DE SUELOS.•

Recuperar el potencial de las bases productivas para el mejoramiento de la seguridad alimentaria y la productividad en condiciones de sostenibilidad.

a. Construcción de terrazas de formación lenta, terrazas de banco, zanjas de infiltración y coronamiento, establecimiento de barreras vivas. b. Preparación de abonos orgánicos e incorporación de abonos verdes (parcelas demostrativas) 3. MANEJO Y COSECHA DEL AGUA.•

Incrementar la disponibilidad de agua de riego en cantidad, calidad y oportunidad para satisfacer la demanda de uso familiar y comunal en la Cuenca del Río San Pedro.

a. Construcción de atajados para cosecha de agua de lluvia. b. Construcción de sistemas de microriego con fuente de agua permanente. 2.5 HONORABLE ALCALDÍA MUNICIPAL DE SAN PEDRO DE BUENA VISTA. El Gobierno Municipal de San Pedro de Buena Vista, representa a las comunidades y juntas vecinales asentadas en la Primera Sección de la provincia Charcas con Personería Jurídica reconocida, asume la responsabilidad de admin istrar los recursos del municipio para satisfacer las necesidades colectivas y garantizar la integración y participación de los ciudadanos en la planificación y el desarrollo humano sostenible del Municipio.

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2.5.1 Estructura orgánica administrativa. De acuerdo con la Ley de Participación Popular (1551) y la Ley de Descentralización Administrativa (1654), el Gobierno Central, ha delegado la gestión de desarrollo local a los Gobiernos Municipales, quienes en aspectos de Planificación Participativa deben coordinar y concertar con todos los actores sociales del Municipio así como con las instituciones públicas y privadas que trabajen en su jurisdicción y conjuntamente servir a los propósitos propuestos en el PDM, concretando acciones conjuntas a fin de lograr el cumplimiento de las metas previstas para cada gestión.

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CAPÍTULO III

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3. MARCO CONCEPTUAL. 3.1 GESTIÓN DE RIESGO. La gestión de riesgo comprende una serie de instrumentos y medidas destinadas a reducir el riesgo de desastres y a disminuir la dimensión de los mismos. Los instrumentos y medidas de gestión son: el análisis del riesgo, la prevención y mitigación de desastres y la preparación para casos de desastres. 3.1.1 Riesgo. Es la posibilidad de que haya pérdidas y daños, como resultado de la interacción, en un mismo lugar, de la amenaza y la vulnerabilidad. La amenaza toma en consideración las probabilidades de ocurrencia y las dimensiones del fenómeno natural, mientras que la vulnerabilidad abarca una serie de factores político - institucionales, económicos y socioculturales o aspectos de la sociedad que predisponen a las comunidades, grupos o familias de sufrir perdidas. 3.1.1.1 Amenazas. Es la posibilidad de que ocurra un fenómeno natural extremo potencialmente dañino, de origen natural o socio natural. Las amenazas al transformarse en un evento real (desastre), constituyen un factor de daño o destrucción para la sociedad en su conjunto (infraestructura, vidas humanas, etc.). Estas amenazas están asociadas a la probabilidad de ocurrencia de un evento con determinadas características en cuanto a intensidad, temporalidad y espacialidad. Las principales amenazas son: •

Sequía.

La sequía es muy difícil de definir, un concepto sencillo de sequía conocido como: fenómenos que generalmente son resultado de desbalances extremos entre la evaporación y la

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precipitación temporal. Estos fenómenos aceleran los procesos de desertificación y afectan la producción agrícola, pecuaria y otros. •

Erosión.

La erosión es un proceso de remoción de la capa superficial del suelo (tanto mineral como orgánico) por acción del agua principalmente. En un sentido amplio abarca también el transporte aluvial y la sedimentación. Por lo tanto significa el desgaste y el empobrecimiento de la superficie del suelo, que a través del tiempo es acelerado por la acción del hombre. •

Granizada.

Son fenómenos climatológicos producto del choque de masas de aire caliente y masas de aire frío que ocasiona que pequeñas partículas de agua to men el estado sólido por estos cambios bruscos de temperatura. Los daños producto de la granizada pueden ocasionar la perdida total o parcial de la producción en cortos periodos de tiempo, de acuerdo principalmente a la intensidad del fenómeno climatológico la destrucción del área foliar de los cultivos puede ser total. 3.1.1.2 Vulnerabilidad. Son los aspectos de la sociedad que predisponen o hacen propensos a sectores, grupos o familias de sufrir perdidas, dichos aspectos condicionan también la capacidad de respuesta de la sociedad para anticipar, resistir y recuperarse de una amenaza transformada en un evento real (desastre). La vulnerabilidad a los desastres se compone de una multitud de factores políticos, institucionales, económicos y socioculturales. La vulnerabilidad es un factor de riesgo interno y por lo tanto tiene directa relación con la condición social, ya que un grupo social es vulnerable según su grado de pobreza, cultura, organización, ubicación, etc. y se evidencia cuando la sociedad e infraestructura están expuestas a las amenazas.

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3.1.1.3 Capacidad de respuesta. Son estrategias y conocimientos desarrollados por las comunidades en el afán de convivir con todos los elementos del entorno natural, incluyendo las manifestaciones climáticas, y tienen por objetivo el de minimizar los riesgos principalmente en la producción agrícola. 3.2 INSTRUMENTOS PARA LA GESTIÓN DE RIESGO. 3.2.1 Análisis del riesgo. Es el instrumento central de la gestión del riesgo y conjuntamente las eventuales medidas de gestión de riesgo (prevención, mitigación y preparación) contribuyen a reducir el riesgo de desastres así como sus posibles impactos y daños. Su objetivo es el de estimar y evaluar el riesgo de desastre de una población o región para luego reducirlo a través de las medidas de gestión identificadas y definidas en base al análisis.

La determinación del riesgo de desastre empieza con el análisis de la amenaza y luego evalúa los factores de vulnerabilidad de manera integral. 3.2.2 Prevención. Es el conjunto de actividades y medidas de carácter político, técnico y legal que deben realizarse con el fin de evitar las posibles pérdidas de vidas humanas y materiales como consecuencia de eventos extremos. La prevención es un término que puede resultar algo engañoso, por cuanto no se puede evitar que muchos desastres tengan lugar. 3.2.3 Mitigación. Son un conjunto de actividades destinas a reducir o aminorar las consecuencias negativas (impacto o daño) de los fenómenos naturales extremos sobre la sociedad y el medio ambiente a mediano o largo plazo. Estas actividades incluyen medidas políticas, legales, administrativas

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e infraestructurales dirigidas a atenuar dichos efectos negativos y también a influir sobre la conducta y costumbres de la población con el fin de reducir el riesgo de desastres. 3.2.4 Preparación en caso de desastres. La preparación es el tercer campo de acción esencial. Aquí se trata de evitar o minimizar las pérdidas de vidas humanas y daños materiales en caso de que ocurra un fenómeno natural extremo. Antes del fenómeno, es necesario preparar a las instituciones participantes (sobre todo las unidades contra desastres y de defensa civil, bomberos, entidades de salud, administración, policía) y a la población en amenaza para las situaciones que posiblemente se presentarían, a fin de tomar las medidas necesarias. (Garatwa 2002, Preparación para casos de desastres”, En: Gestión de Riesgo – Concepto de trabajo, Vol. 1: 32 – 33) 3.3 MEDIDAS PARA MITIGAR EL RIESGO DE SEQUÍA. 3.3.1 Sistemas de micro-riego. Se define como un conjunto de elementos físicos, biológicos, socio-económicos y culturales, interrelacionados, ubicados en un espacio territorial determinado y dispuestos en torno al aprovechamiento de una fuente de agua, mediante diversas obras administradas bajo gestión de una organización de usuarios con la finalidad de usar, manejar y conservar el agua aplicada en un proceso constructivo de agricultura bajo riego y drenaje. (Gandarillas 2002, Gestión Campesina de sistemas de riego, Segundo ciclo, tema 22:3) 3.3.2 Atajados. Un atajado es un reservorio artificial excavado en suelo natural con equipo pesado (tractor a orugas) y emplazado en laderas con ligera pendiente, que almacena agua en el periodo de lluvias proveniente de la escorrentía superficial y esta es utilizada para diferentes usos (riego, pecuario, doméstico, etc.) durante la época de estiaje. (VILLEGAS, Eduardo, VILLEGAS,

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Álvaro, Un Atajado como concepto, Entrevista, PGRSAP -GTZ, San Pedro de Buena Vista – Potosí, 2006) Estos atajados cumplen criterios técnicos para su implementación los cuales serán desarrollados mas adelante.

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CAPÍTULO IV

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4. HERRAMIENTAS DE APOYO DEL PGRSAP UTILIZADAS EN ESTE TRABAJO. Durante el desarrollo de las diferentes etapas del proyecto se generaron diferentes herramientas, metodologías y estrategias orientadas a trabajar la temática de Gestión de Riesgo en el contexto del norte Potosí. Algunas contribuciones al proceso fueron producto de consultorías externas, el resto de la información fue producida por el equipo técnico del PGRSAP. El análisis de riesgo es considerado como el principal instrumento técnico, sobre cuyos resultados se definen las diferentes medidas de prevención y/o mitigación de desastres. La representación espacial (mapas) de las áreas expuestas a los diferentes riesgos es un elemento esencial para el análisis de riesgo. Toda la información relacionada a los factores de riesgo (amenaza y vulnerabilidad) ha sido procesada y manejada mediante un Sistema de Información Geográfica (SIG). Estos estudios han sido realizados por la Consultora WACHHOLTZ Survey, sistematizados y presentados en un Atlas Municipal, este servicio fue realizado por consultoría externa. Las contribuciones de este trabajo de consultoría han facilitado la orientación de las intervenciones previstas por el PGRSAP en el Norte de Potosí, permitiendo que el Municipio cuente con una herramienta técnica, aplicada y actualizada para priorizar acciones en el marco de la Gestión de Riesgo. 4.1 ZONA PILOTO. A objeto de establecer las bases del proceso se priorizó un área de intervención piloto donde se generaron diferentes experiencias (herramientas, metodologías y estrategias) y conocimientos que se constituyen en un referente local y regional. En el proceso iniciado por el PGRSAP participaron diferentes actores institucionales, cada uno con su propio enfoque y metodología, situación que generó permanentes debates

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constructivos. Todas las contribuciones de las diferentes instituciones involucradas han sid o importantes al momento de construir la metodología del proyecto. El PGRSAP involucró a varias instituciones en las diferentes etapas de ejecución, entre las cuales se menciona a las más importantes: El Programa de Manejo Integral de Cuencas (PROMIC), financiado por la Cooperación Suiza y Belga, se responsabilizó de digitalizar y actualizar la cartografía del IGM (hojas a escala 1: 50000) para toda la zona de intervención del proyecto. La digitalización de las curvas de nivel de cada 20 metros de la zona prioritaria piloto fue la base de información para la creación de un Modelo Digital de Terreno (MDT). La Fundación “Programa de la Seguridad Alimentaria y Nutricional en las provincias Arque, Bolivar y Tapacari” estuvo a cargo de la tarea de generar una base de información de los eventos del pasado en base a las percepciones de los comunarios. Esta información orientó fundamentalmente al análisis de las amenazas que existen en la cuenca. La unidad “Disaster Disk Management and Conflict Prevention”, de la sede de la Cooperación Técnica Alemana (GTZ) realizo la orientación conceptual y un seguimiento estrecho del trabajo. Son tres los criterios tomados en cuenta para la selección de la zona piloto: a. La topografía accidentada b. La relativa alta densidad poblacional c. La relativamente alta densidad infraestructural La cuenca alta del río San Pedro reúne las condiciones necesarias para ser considerada como zona piloto. Las características generales de la zona piloto se describen a continuación:

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CUADRO 2 CARACTERÍSTICAS GENERALES DE LA ZONA PILOTO SUPERFICIES Tipo de superficie Planimétrica Topográfica

Superficie Km2 438.66 481.42

Observaciones Incluidas las pendientes

UBICACIÓN GEOGRÁFICA Oeste Sur

66° 13’ 20.37” a 65° 53’ 00.61” 18° 04’ 30.76” a 18° 21’ 01.96” ALTURAS

Máxima (msnm) 4500

Mínima (msnm) 2900

FIGURA 2 ZONA PILOTO

Fuente: Wachoholtz Survey, 2003.

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4.2 MAPA BASE. Este mapa como su nombre lo indica es la base para el resto de información cartográfica presentada en este estudio, y contiene curvas de nivel, información hidrográfica y de vías de comunicación, completada con puntos que simbolizan las comunidades del municipio. Como referencia de los límites municipales se utilizó el trabajo de la Unidad de Límites de la Dirección de Ordenamiento Territorial del Ministerio de Desarrollo Sostenible. La escala de trabajo es de 1:50.000. Anexo A (mapa 1) 4.3 MODELO DIGITAL DEL TERRENO. El MDT se presenta con efecto de sombras y escalas de colores de acuerdo a la elevación y recortado siguiendo los límites del municipio. Anexo A (mapa 2) 4.4 MAPA DE CUENCAS Y SUBCUENCAS . La zona de estudio, forma parte de tres cuencas: del Río Caine, del Río Chayanta y del Río San Pedro. Anexo A (mapa 3) El Municipio de San Pedro de Buena Vista abarca más del 70 % de la cuenca del río San Pedro en la parte central y norte, donde las subcuencas de los Ríos Moscari, Pata Huaraca y Huaraca son las más importantes en cuanto a aportes de caudal. La cuenca del río San Pedro presenta 48 subcuencas dentro del municipio, la zona sur-este del Municipio, pertenece a la cuenca de aporte izquierdo del Río Chayanta. Finalmente, con una superficie pequeña en porcentaje, la zona nor-oeste del Municipio pertenece a las cabeceras de la cuenca del Río Caine.

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4.5 ANÁLISIS DE RIESGOS. 4.5.1 Ubicación geográfica de los eventos naturales adversos. En el Anexo A (mapa 4) se representa la ubicación espacial de los eventos naturales adversos de los últimos años, identificada por las comunidades sobre el foto- mosaico del año 1961. La ubicación de los deslizamientos es más que todo una interpretación general del foto-mosaico mismo, y no tanto la percepción de los comunitarios. La sequía se ha identificado en toda la zona prioritaria piloto con excepción en la zona alta (piso altoandino). La distribución geográfica de las granizadas en la zona prioritaria no muestra un tipo de ubicación específica que permita una explicación en base a criterios técnicos. La helada se concentra en la zona alta y en sus laderas. 4.5.1.1 Amenazas naturales. •

Erosión

La erosión es por una parte un fenómeno natural, por otra parte es el resultado de la acción antrópica. Erosión en el sentido geomorfológico, es el desgaste del suelo provocado por el agua, la gravedad y el viento. La erosión es una amena za latente que tiene un impacto fundamental sobre la productividad de la tierra, o sea la base de vida de las familias campesinas. La pérdida de materia orgánica causada por la erosión disminuye significativamente la capacidad de retención de agua del suelo y con esto la disponibilidad de agua para los cultivos.

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FIGURA 3 TIPOS DE EROSIÓN

Fuente modificada: MOYA DE, N., 1992

•

Sequía

La amenaza sequía es un proceso latente que se desarrolla lentamente y que puede tener un impacto durante varios años. Normalmente una baja precipitación anual promedio en una zona está asociada con una alta variación entre los meses del año. En muchos casos el problema principal es la distribución irregular de la precipitación durante el año y no tanto la cantidad total de las lluvias. Sin embargo, no es la lluvia que abastece directamente los cultivos con agua, sino es la humedad del suelo. De esta manera las sequías son también producto de la poca permeabilidad del suelo de almacenar agua disponible para las plantas. Suelos erosionados como en la zona

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prioritaria piloto tienen una capacidad reducida de almacenamiento de agua y además aumentan la cantidad de escurrimiento del agua. Generalmente, las sequías afectan a grandes extensiones. En el caso de la zona prioritaria piloto casi toda la superficie con agricultura a secano y pastoreo ha sido gravemente afectada de manera similar en todas las comunidades. Solamente en la zona alta (piso alto andino) no existen sequías tan pronunciadas. El “Análisis y Cartografía de la Vulnerabilidad a la Inseguridad Alimentaría en Bolivia” (PROGRAMA MUNDIAL de ALIMENTOS, 2002) clasifica al Municipio de San Pedro de Buena Vista con una alta probabilidad de ocurrencia de sequía, es decir con una repetición de por lo menos una sequía cada dos años. La fuente de esta información es el “Mapa de Zonas con Riesgo de Sequía” (SINSAAT, 1999). El ciclo de “El Niño” cuya frecuencia e intensidad ha aumentado probablemente por el cambio global de clima, podría ser una explicación para el fenómeno de las sequías en la Cuenca Alta del Río San Pedro. Durante la segunda mitad del siglo XX, 12 eventos de “El Niño” han sido registrados (1951, 1953, 1957-8, 1963, 1965, 1969, 1972, 1976-7, 1982-3, 1986-7, 1990-5 y 1997-8). Los últimos cuatro eventos eran los más intensos y prolongados (SMITH, 2001). 4.6 ATAJADOS COMO MEDIDA DE MITIGACIÓN DEL RIESGO DE SEQUÍA EN BASE AL ANÁLISIS. La sequía es percibida por la población como el principal riesgo que tiene incidencia directa sobre la producción agrícola y pecuaria de la región. Los periodos de sequía que se presentan durante el ciclo agrícola de los cultivos ocasionan daños y pérdidas considerables, principalmente en las primeras etapas de desarrollo y de maduración. La distribución irregular de la precipitació n y la baja capacidad de infiltración del suelo son los principales factores que inciden sobre el desarrollo de los cultivos. El déficit hídrico que se

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presenta en las etapas más importantes de desarrollo de los mismos tiene un marcado efecto sobre el rend imiento y la producción. Gran parte de la agricultura que se practica en la región del norte Potosí es a secano, es decir, los cultivos dependen exclusivamente del agua de lluvia para su desarrollo. Bajo estas condiciones se puede afirmar que anualmente la producción agrícola de las familias campesinas se ve limitada por la sequía. La disponibilidad de fuentes de agua (ríos, quebradas y vertientes) en la región del norte Potosí es limitada, además gran parte de las existentes ya están siendo aprovechadas por usuarios que tienen acceso a agua de riego a través de sistemas de microriego rústicos y mejorados. Las alternativas técnicas priorizadas deben estar orientadas a reducir el riesgo de sequía en la producción agrícola, incrementando la disponibilidad de agua de riego para cubrir el déficit hídrico que se genera por las condiciones del régimen pluviométrico durante el ciclo agrícola. Es por todo esto dicho anteriormente que los atajados se constituyen en la alternativa técnica más adecuada ante estas cond iciones, ya que cosechan y almacenan la escorrentía superficial generada por las lluvias. El agua almacenada es aprovechada durante el periodo de estiaje como riego complementario y para otros usos.

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CAPÍTULO V

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5. DISEÑO DE ATAJADOS. 5.1 PROCESO DE DISEÑO. Para la construcción de atajados, se cumple una sucesión de pasos, en los cuales se tienen que tomar decisiones y establecer acuerdos entre los futuros usuarios y técnicos. Ambas partes deben definir y priorizar concertadamente la construcción de atajados en la comunidad. Las obligaciones y derechos de los futuros usuarios deben definirse con claridad para evitar futuros conflictos en el proceso constructivo y la gestión del atajado. 5.2 CRITERIOS TÉCNICOS PARA EL EMPLAZAMIENTO DE ATAJADOS. Entre los criterios técnicos más relevantes para emplazar un atajado correctamente podemos mencionar los siguientes: •

Ubicación del lugar de emplazamiento del atajado

•

Topografía y pendiente del terreno natural

•

Características del suelo

•

Área mínima de la microcuenca de aporte y escorrentía superficial

•

Fuentes de agua adicionales

•

Precipitaciones en la zona (cosecha de agua)

•

Análisis de riesgo

5.2.1 Ubicación del lugar de emplazamiento del atajado. Para la ubicación del lugar de emplazamiento de un atajado se tomará en cuenta el área (largo y ancho) disponible para poder emplazar el atajado, esto será en función de la capacidad del atajado las mismas que se traducen en dimensiones de largo y ancho principalmente y el

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espacio necesario para conformar los terraplenes frontal y laterales que forman parte del pequeño embalse, estos valores los obtenemos del diseño geométrico que veremos posteriormente. Los derechos de propiedad de la tierra son determinantes para el futuro emplazamiento del atajado, estos deben ser claramente establecidos, antes de la construcción del mismo; de igual manera los derechos creados a partir de la construcción de la infraestructura deben ser claros para evitar conflictos en la gestión del atajado y el uso del agua. Es importante ubicar el atajado en una ladera de baja pendiente y en la parte superior de la parcela que será dotada de agua para posibilitar la aplicación de riego por gravedad. De esta manera, en caso de colapso ocasionado por un mal manejo, se reducirán los posibles daños en viviendas e infraestructura circundante en la parte inferior del atajado. 5.2.2 Topografía y pendiente del terreno natural. Los atajados pueden ser construidos en terrenos con distinta pendiente, lo aconsejable es que esta esté comprendida entre un 4% y un 15%, para tener estabilidad en el conjunto del terraplén frontal ubicado en la parte baja del atajado. En terrenos con pendiente superior a la indicada genera mayores movimientos de tierra para lograr la misma capacidad de embalse, esto se traduce directamente en incrementos de los costos del equipo pesado, en el Ítem de excavación. Cuando la topografía es regular, la pendiente se la puede determinar fácilmente con un eclímetro o un nivel de ingeniero y de esta forma, con esa pendiente se puede realizar el cálculo de los movimientos de tierra mediante los análisis que se adjuntan en capítulos posteriores (Movimientos de tierra), donde el valor de la pendiente del terreno es determinante para estos cálculos.

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En caso de que el área de emplazamiento del atajado esté en una zona accidentada y no sea posible obtener la pendiente directamente con un eclímetro o un nivel de ingeniero, se debe plantear alternativas para calcular la pendiente representativa del terreno, este sistema de cálculo es desarrollado posteriormente en este trabajo de investigación. 5.2.3 Características del suelo. El tipo de suelo es fundamental para la construcción de atajados, ya que de eso depende la estabilidad de los taludes y la impermeabilidad del atajado en general. Es aconsejable la construcción de los mismos en terrenos con alto contenido arcilloso ya que este material es impermeable por naturaleza y de esa forma se pueda garantizar el embalse de agua minimizando las filtraciones por la base y pie de los terraplenes. Los suelos más aptos para la construcción de atajados son los que se presentan en el cuadro siguiente como referencia únicamente: CUADRO 3 SUELOS APTOS PARA LA CONSTRUCCIÓN DE ATAJADOS Material

Cantidad

Diámetro Ø (mm.)

Arena

< 50 %

0.05 – 20

Limo

< 40 %

0.002 – 0.05

Arcilla

> 30 %

Inferior a 0.002

Fuente: Villegas Eduardo, 2000. Lo más indicado es excavar calicatas cuando los suelos presentan textura heterogénea, de esta manera tendremos certeza en la toma de decisiones en cuanto a suelos de estructura y textura dudosa (rocosos, arenosos, porosos) susceptibles a posibles tubificaciones. En suelos con contenido de sal o cal tampoco se debe realizar la construcción de atajados, ya que las

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condiciones este tipo de suelos genera problemas en la compactación y produce reacciones químicas que podrían afectar al desarrollo de los cultivos. Por otro lado los suelos del área de aporte (microcuenca) más aptos son los arcillosos o rocosos en pendiente y con elevado coeficiente de escorrentía, estos factores evitan el arrastre de sedimento y de esa forma impedimos la sedimentación del atajado. En lugares susceptibles a erosión se tienen que tomar precauciones para la conducción de agua ya que así se incrementaría el riesgo de sedimentación del atajado, como el manejo del área de aporte y el trazo del canal de captación/conducción considerando una pendiente no erosiva. 5.2.4 Área mínima de la microcuenca de aporte y escorrentía superficial. El área de aporte de una microcuenca puede ser determinada mediante mapas de la zona o cartas geográficas IGM si estas son de tamaño considerable, pero lo más frecuente es determinarlas con ayuda de un taquímetro, un GPS o una cinta métrica ya que estas son superficies pequeñas. En muchos casos el agua de los atajados será utilizada tanto en periodo de estiaje y durante la época de lluvia como riego complementario. Esto significa que el atajado se puede llenar varias veces si el área de aporte de la microcuenca es grande y entre otras cosas depende también del patrón de lluvia y las habilidades de colectar el agua de escorrentía a través de canales de captación ubicados en las laderas de los cerros y hacia las quebradas aledañas. El volumen de escorrentía de agua en el área de aporte de la microcuenca depende de varios factores de precipitación y escorrentía. En lo referente a precipitación no solo es importante la cantidad de agua también la intensidad de la misma. Un chubasco breve e intenso genera un mayor volumen de escorrentía que una lluvia de la misma cantidad de precipitación pero en un periodo más largo.

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En cuanto a la escorrentía influyen factores como la topografía, textura del suelo, vegetación, tipo de suelo, etc. Para estimar los valores de estos procesos hay varios métodos empíricos, desde muy simples que requieren de pocos datos de insumo hasta métodos muy avanzados con información más precisa. La exactitud de los resultados de estos métodos depende mucho de la precisión de los datos recopilados; lo importante es que estos métodos empíricos son desarrollados en el área específica y responden a los datos del lugar; por tanto hay que tener cuidado al aplicarlos en otras áreas similares donde los coeficientes tienen que ser representativos. En áreas rurales en países en desarrollo donde se implementan atajados, no se dispone de mucha información de precipitaciones, intensidades y escorrentías por eso se recomienda ser cauto en la determinación de estos parámetros para obtener el volumen de escorrentía en función a estos valores. Una forma de determinar este volumen es la siguiente: Vesc = C * P * A / 1000 Vesc

= Volumen de escurrimiento mensual (m3 )

C

= Coeficiente de escorrentía adimensional

P

= Precipitación mensual (mm / mes)

A

= Superficie del área de aporte de la micro cuenca (m2 )

En el caso de formulas empíricas e inclusive las de escurrimiento hay que comprobar los resultados con las experiencias obtenidas en la zona. “Jamás utilice una formula empírica como formula matemáticamente deducida, verifíquese siempre los resultados con datos observados en el campo, analice las diferencias y de ser necesario ajuste los coeficientes introducidos” A continuación se muestran valores de coeficientes de escorrentía como referencia:

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CUADRO 4 COEFICIENTES DE ESCORRENTÍA Topografía y vegetación

Franco arenoso

Franco arcilloso Franco limoso

Arcilloso

Bosque Plano 0-5% pendiente Ondulado 5-10% pendiente Montañoso10-30% pendiente

0.10 0.25 0.30

0.30 0.35 0.50

0.40 0.50 0.60

Pasto Plano 0-5% pendiente Ondulado 5-10% pendiente Montañoso10-30% pendiente

0.10 0.16 0.22

0.30 0.36 0.42

0.40 0.55 0.60

Tierra agrícola Plano 0-5% pendiente Ondulado 5-10% pendiente Montañoso10-30% pendiente

0.30 0.40 0.52

0.50 0.60 0.72

0.60 0.70 0.82

Fuente: Schwab, Frevert y Barnes 1996. Si el área de aporte se compone de áreas parciales con características diferentes, el coeficiente de escorrentía se pondera en función a estas áreas. Otro método que fue empleado por la Secretaria de Recursos Hidráulicos es como sigue: Ce = K * (P-250)/2000

para:

K0.15

V = Ce * A * P/1000

para:

P=p*k

Donde: p = Precipitación en la “Estación Base” (mm) k = Coeficiente de corrección de la precipitación de la “Estación Base”

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P = Precipitación anual en (mm) Ce = Coeficiente de escorrentía anual K = Parámetro que depende del tipo y uso del suelo (cubierta) El rango de validez de la precipitación anual P será entre (350 – 2250 mm) A continuación se muestran los valores de K CUADRO 5 COEFICIENTE K TIPOS DE SUELO USO COBERTURA DEL SUELO

Muy Permeable Impermeable Permeable

Barbecho, áreas incultas y desnudas

0.26

0.28

0.30

Cultivos en hilera

0.24

0.27

0.30

Legumbres o rotación de pradera

0.24

0.27

0.30

Pastizal (mas del 75% cubierto)

0.14

0.20

0.20

Pastizal (75% - 50% cubierto)

0.20

0.20

0.30

Pastizal (menor al 50% cubierto)

0.24

0.28

0.30

Bosque (mas del 75% cubierto)

0.07

0.16

0.24

Bosque (75% - 50% cubierto)

0.12

0.22

0.26

Bosque (50% - 25% cubierto)

0.17

0.26

0.28

Bosque (menor al 25% cubierto)

0.22

0.28

0.30

Casco y zonas con edificaciones

0.26

0.29

0.32

Caminos incluyendo derechos de vía

0.27

0.30

0.33

Pradera permanente

0.18

0.24

0.30

Fuente: Montaño Carlos, 2002.

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5.2.5 Fuentes de agua La forma más común para captar agua en un atajado, en zonas áridas y semiáridas es colectando o cosechando el agua de lluvia que escurre superficialmente mediante canales o zanjas de captación y aducción que bordean las laderas de un cerro. Existen otras fuentes de agua para los atajados como ser: ríos, acequias, vertientes, quebradas y cunetas o combinaciones de estas. De manera general se puede diferenciar tres grupos de fuentes de agua para los atajados: •

Escorrentía de agua pluvial proveniente de un área de microcuenca

•

Ríos, acequias, quebradas y cunetas

•

Vertientes

El tipo de fuente determina los criterios para el diseño de los canales de captación, sedimentador y canal de ingreso del atajado. En zonas con precipitaciones torrenciales es de suponer que el caudal de escorrentía es grande y variable, en este caso los canales de aducción, sedimentador y canal de ingreso serán diseñados con una capacidad que permita transportar un caudal grande o incluir obras para regular el flujo. Cuando se trate de una vertiente con caudal casi constante los canales y sedimentador serán diseñados considerando el caudal máximo de la vertiente. El caudal de los aportes de los ríos, quebradas, acequias, cunetas e inclusive tajamares y galerías de infiltración se determina mediante un aforo sencillo cuyo volumen de aporte se calcula mediante la siguiente expresión: Vcan = ( Q can * t ) / 1000 Donde: Vcan

= Volumen (m3 )

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Qcan

= Caudal de aforo (l/s)

t

= Tiempo (s)

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Se recomienda efectuar al menos tres aforos para conocer aportes máximos, medios y mínimos. Los aportes de vertientes que son fuentes adicionales generalmente presentan caudales constantes gran parte del año. El caudal de la vertiente se determina a través de un aforo sencillo y cuyo volumen se calcula mediante la expresión: V ver = Qver * t / 1000 Donde: Vver

= Volumen (m3 )

Qver

= Caudal de aforo de la vertiente (l/s)

t

= Tiempo (s)

5.2.6 Precipitaciones en la zona. En muchos lugares no se dispone de datos pluviométricos exactos, menos aun de datos sobre la intensidad de precipitación. Frecuentemente existe una gran variación en los datos de precipitación e intensidad de lluvia, lo cual dificulta la obtención de datos confiables y más aun en zonas montañosas del país al no disponer de estaciones pluviométricas. Es indispensable disponer de datos confiables de la precipitación promedio mensual, esencial para la determinación del volumen de escorrentía en el área de las microcuencas como fuente de agua para atajados. A partir de esta información de precipitaciones promedio mensuales se analizan las precipitaciones efectivas utilizadas en el balance hídrico en el análisis de oferta de agua para riego.

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5.3 CAPACIDAD DEL ATAJADO. Es importante determinar la capacidad de un atajado o de un conjunto de los mismos para optimizar el uso de los recursos. La capacidad esta en función de las fuentes de agua disponibles y del uso posterior del agua almacenada. Conociendo la disponibilidad del volumen de oferta de las fuentes de agua y la demanda de agua para uso múltiple (riego, pecuario, doméstico), se puede determinar la capacidad del atajado para que no exista déficit. La descripción anterior se resume a un análisis de oferta y demanda de agua que a través de un análisis de balance hídrico se puede determinar la capacidad del atajado de tal manera que no presente déficit alguno. •

Oferta de agua (precipitación, fuentes de agua adicionales)

•

Demanda de agua, (riego, pecuario, doméstico) se debe considerar las filtraciones temporales y evaporación como un adicional a la demanda de agua.

•

Balance hídrico, (oferta-demanda) en este análisis se determina la capacid ad del atajado.

5.3.1 Oferta de agua. Como se dijo anteriormente la principal fuente de agua para los atajados es la proveniente de la escorrentía superficial. Este volumen es generado por las precipitaciones sobre una pequeña área de una microcuenca donde el agua de escorrentía es captada por canales de aducción o captación en las laderas de los cerros y son conducidas al pequeño embalse. Esta fuente de agua la conocemos como “cosecha de agua” cuyo volumen se determina a través de la siguiente expresión: Vesc = C * P * A / 1000

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Vesc

= Volumen de escurrimiento anual (m3 )

C

= Coeficiente de escorrentía adimensional

P

= Precipitación anual (mm)

A

= Superficie del área de aporte de la micro cuenca (m2 )

51

Este volumen de escurrimiento anual debe ser bastante mayor a la capacidad del atajado. Cosa que ocurre aun cuando las precipitaciones anuales y área de aporte de la microcuenca (6 – 10 ha.) en la zona son pequeñas. Las fuentes de agua provenientes de ríos, quebradas, vertientes, etc., de caudales definidos constituyen aportes adicionales para embalsar agua en el atajado. Estas son muy importantes ya que posibilitan el llenado de agua en el atajado varias veces. El análisis de oferta realizado contempla estos aportes, los mismos que mostramos resumidos y ordenados en el Anexo B (1). 5.3.2 Demanda de agua. •

Uso para riego.

Dependiendo de la zona y el régimen hidrológico, las necesidades de los cultivos, prioridades del beneficiario, el agua almacenada se puede utilizar en época de estiaje y en época de lluvias. En el caso de la época de lluvias sirve como riego complementario con el fin de asegurar la producción agrícola, para este caso la superficie de riego se incrementa ya que el atajado tendría que llenarse más de una vez y tiene carácter comp lementario, este manejo de agua depende de algunos factores como la lluvia, el clima, el suelo, el tipo de cultivo y el apropiado manejo del agua a cargo del beneficiario. El agua almacenada es utilizada como riego suplementario en la época de estiaje para producir un segundo cultivo. El volumen máximo de embalse, depende de factores ya mencionados en el párrafo anterior, y por lo general como ejemplo un atajado de 5000 m3 puede producir una hectárea de papa. (como referencia)

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52

Para determinar el volumen de agua empleado en un área de riego se parte de la combinación de la transpiración del cultivo y la evaporación del suelo en su alrededor. Esta combinación se llama evapotranspiración y es el requerimiento de agua de un cultivo. Para determinar la evapotranspiración existen varios métodos, pero a continuación se presenta el método de Penman Monteith adoptado por el PRONAR para los análisis correspondientes. Este método podemos decir que consta de dos pasos: Paso 1 Consiste en calcular el requerimiento de agua de un cultivo de referencia. Esta evapotranpiración del cultivo de referencia (ET0 ) se calcula con el método de Penman Monteith.

0.408∆(R n ) + γ ET0 =

900 * U (e s − e a ) (T + 273) ∆ + γ (1 + 0.34U )

Donde: ET0

= Evapotranspiración de referencia (mm/día)

Rn

= Radiación neta de la superficie del cultivo (MJ/m2 /día)

Ra

= Radiación extraterrestre (mm/día)

G

= Densidad del flujo del calor del suelo (MJ/m2 /día)

T

= Temperatura media del aire a 2 m. de altura (0 C)

U

= Velocidad del viento a 2 m. de altura (m/s)

es

= Presión de vapor de saturación (K Pa)

ea

= Presión real del vapor (KPa)

es – ea = Déficit de presión del vapor (KPa) ?

= Pendiente de la curva de presión de vapor (KPa/ 0 C)

?

= Constante psicométrica (KPa/0 C)

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53

En zonas donde se dispone de toda la información necesaria se calculará con la fórmula de Penman Monteith. En zonas donde no se cuenta con información completa como ser humedad relativa, radiación solar, etc., la fórmula se modifica para estas diversas situaciones que se hallan en la panilla de balance hídrico en el Anexo B (2).

.

Paso 2 Se introducen los coeficientes (kc) propios para cada cultivo y se determina los valores de la evapotranspiración del mismo (ETc) para todo su ciclo fenológico con la relación siguiente: ET c = kc * ET o ET c

= Evapotranspiración (requerimiento de agua del cultivo)

ET o

= Evotranspiración de referencia

Kc

= Coeficientes para el cultivo respectivo

Los coeficientes de cultivo K c para los tres pisos altitudinales (altiplano, valles y chaco) se presentan en el Anexo B (3). Este requerimiento de agua para los diferentes cultivos que conforman la cedula de cultivo elegida constituyen valores netos, los mismos deben ser afectados por eficiencias en el riego. Estas eficiencias en el riego a través de atajados se reducen a: Eficiencia de conducción, distribución y aplicación parcelaria y no así la eficiencia de captación que corresponde al área de aporte y embalse del atajado. La eficiencia total será el producto de las eficiencias enunciadas, la misma que será aplicada al requerimiento neto de los cultivos para obtener el requerimiento bruto de los mismos. La relación siguiente permite determinar el requerimiento bruto de los cultivos:

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 1 V b =   e c * ed * ea

54

 Vn  

Donde: Vb

= Volumen bruto para riego

Vn

= Volumen neto

ec

= Eficiencia de conducción

ed

= Eficiencia de distribución

ea

= Eficiencia de aplicación

CUADRO 6 EFICIENCIAS EN APLICACIÓN DE RIEGO

MÉTODO DE RIEGO

EFICIENCIA (%)

Riego por superficie

40 – 60

Riego por aspersión

60 – 80

Fuente: Peter Stern En la agricultura se considera que solo una parte de la precipitación es efectiva para los cultivos, existiendo métodos para determinar estos valores tanto para Altiplano, valle y Chaco cuyo análisis fue tomado del PRONAR. La precipitación efectiva (Pe) se define como la proporción de agua retenida en la capa radicular con relación a la cantidad de lluvia caída. Esta precipitación es función de ciertas características del terreno (físicas, humedad, pendiente, cobertura, etc.) y por otra parte es función de ciertas características de precipitación (intensidad, duración, frecuencia). o Altiplano :

Pe = (P m – 12 ) * 0.70

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o Valles :

Pe = (Pm – 15 ) * 0.75

o Chaco :

Pe = (Pm – 20 ) * 0.80

55

Donde: Pm

= Precipitación media mensual (mm)

Pe

= Precipitación efectiva mensual (mm) •

Uso pecuario.

El consumo de agua en los animales varía mucho dependiendo del tipo de clima, por ejemplo en San Pedro de Buena Vista existen tres pisos ecológicos que son: Puna, Cabecera de Valle y Valle. Cada uno de estos pisos cuenta con características diferentes de temperatura, precipitación pluvial, etc. También el tipo de alimentación del ganado varia en cada piso ecológico, y el uso o la función de los mismos no son iguales. En general los requerimientos aumentan con el incremento de la temperatura y la baja humedad ambiental. También sube el consumo cuando el contenido de agua en el forraje es bajo. A continuación se presenta los requerimientos de agua para algunos animales en especial:

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CUADRO 7 REQUERIMIENTO DE AGUA PARA ANIMALES Especie

Litros/Cabeza*dia 20 a 40

Vacas Vacas en producción de leche

70 a 100

Caballos

30 a 40

Ovejas y Cabras

1a5

Alpacas, Vicuñas y Llamas

0.5

Cerdos

3a6

Cerdos lactando

25

Patos, Gansos y Gallinas

0.2 a 0.3

Fuente: Agricultural Compe ndium 1985 y M. Tichit. Podemos determinar el uso pecuario del agua con la siguiente expresión: V pec = ( N * C pec * t ) / 1000 Vpec

= Volumen del uso pecuario (m3 )

N

= Número de animales (unidad)

Cpec

= Consumo por animal (lt/día)

t

= Tiempo (días) •

Uso doméstico.

El requerimiento de agua para uso doméstico depende mucho de la región, y también del uso (cocina, lavanderia, higiene, etc.). El requerimiento podemos obtenerlo a través de la siguiente expresión: V dom = (U * Cdom * t ) / 1000 Vdom = Volumen de uso doméstico (m3 )

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U

57

= Número de usuarios (personas)

Cdom = Consumo por persona (lt/día) t

= Tiempo (días)

Generalmente se tienen datos de consumo de agua por persona para diferentes lugares pero a continuación se presenta datos obtenidos con la experiencia en el lugar de trabajo: CUADRO 8 REQUERIMIENTO DE AGUA POR PERSONA (ÁREA RURAL)

Habitante Adultos Niños

Litros/habitante*día 40 30

Fuente: Elaboración propia •

Filtraciones temporales y evaporación como un adicional a la demanda de agua.

Pérdidas por evaporación. En los atajados este tipo de pérdidas se dan por efecto de la temperatura, humedad, horas sol y viento. (Doorembos y Pruitt, 1984) Una forma de estimar la evaporación en un lugar determinado es a través del uso de un tanque tipo A (evaporímetro) donde se harán lecturas directas de alturas de perdidas por evaporación del agua contenida en el mismo. A continuación se presenta una expresión que permite calcular el volumen de evaporación mensual: Veva = ( e * A esp ) / 1000

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Veva

= Volumen de evaporación mensual (m3 )

e

= Constante promedio de evaporación (mm/mes) obtenida a través del evaporímetro

Aesp

= Superficie promedio de la base y el espejo de agua a máximo embalse (m2 )

58

Pérdidas por filtraciones temporales. Para lograr mayor retención de agua en los atajados, se tienen que disminuir las pérdidas por filtraciones en la base y pie de terraplenes. No obstante, en algunos casos existen filtraciones debido a las condiciones del suelo permeable y su bajo grado de compactación en su etapa de construcción inicial, el mismo que se ira consolidando con el pasar del tiempo (2 años). Mientras exista un predominio en el porcentaje de arena y limo en la base y los terraplenes, el riesgo de filtraciones será mayor ya que estos tipos de suelos no cuentan con propiedades impermeables. Por otro lado, cuando un atajado esta recién construido existen pérdidas por filtraciones en los terraplenes, debido a que estos no están bien compactados. Estas pérdidas desaparecen con el tiempo al consolidarse los terraplenes. Estas pérdidas tanto en la base como en los terraplenes se pueden calcular con la siguiente expresión: V fil = K * A bas * t Vfil

= Volumen de pérdidas por filtraciones temporales (m3 )

K

= Factor de permeabilidad del suelo (m/s)

Abas

= Superficie de la base del atajado (m2 )

t

= Tiempo (s)

A continuación se presentan índices de permeabilidad según el tipo de suelo:

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59

CUADRO 9 PERMEABILIDAD EN SUELOS

SUELO

PERMEABILIDAD K (m/s)

Predominio de arcilla Predominio de limo Suelo heterogéneo (arcillo arenoso)

2.084 * 10-8 2.581 * 10-8 3.097 * 10-8

Fuente: Eduardo Villegas, 2000. Requerimiento de agua. Para determinar el requerimiento de agua total que demanda un atajado se tienen que sumar todos los volúmenes de usos (riego, pecuario, consumo doméstico) y las pérdidas existentes por evaporación y filtraciones temporales: Vreq = V b + Vpec + Vdom + Veva + Vfil Vreq

= Volumen total de requerimiento del agua (m3 )

Vb

= Volumen bruto para riego (m3 )

Vpec

= Volumen del uso pecuario (m3 )

Vdom = Volume n de uso doméstico (m3 ) Veva

= Volumen de perdida por evaporación (m3 )

Vfil

= Volumen de pérdida por filtración (m3 )

5.3.3 Balance Hídrico. Finalmente este inciso de balance hídrico compara la oferta y la demanda de agua para una situación dada y muestra lo siguiente: •

Déficit o excedencia de volumen (m3 ) mensual, además proporciona el área bajo riego óptimo para la cedula de cultivo propuesta.

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•

60

Por análisis de diferencias entre ofertas y demandas mensuales, cuya sumatoria total determina la capacidad requerida del atajado.

En el Anexo B (4) se presenta una planilla de balance hídrico para los atajados que permite obtener la información anterior del balance hídrico y principalmente la capacidad del atajado que constituye un dato de partida para pasar al diseño geométrico del mismo. 5.4 ANÁLISIS DE BENEFICIO / COSTO. El presente capítulo describe aspectos de la evaluación económica y financiera en el proyecto de riego con atajados, cuyos conceptos básicos se hallan fundamentados por las experiencias de campo y oficina. La evaluación económica de un proyecto de riego permite relacionar los resultados generados por una situación de cambio a partir de la ejecución de un proyecto de inversión (con proyecto) y los resultados obtenidos en la situación sin proyecto. La evaluación económica establece la utilización óptima de los recursos para obtener mayores beneficios. En cambio el análisis financiero establece la rentabilidad en relación a la inversión. En ambos casos se debe realizar un flujo de caja de ingresos y egresos. En este tipo de evaluación se debe determinar los cambios de impacto social referido a la organización de la producción, nivel de vida y sistema de producción sostenido por el proyecto. 5.4.1 Información básica. A través del logro de los objetivos del proyecto se busca mejorar las condiciones de vida de las familias campesinas incrementando la disponibilidad de agua y la producción agrícola bajo riego. El área bajo riego varía de acuerdo a la época de siembra, es decir, en la época de lluvias el agua es usada para riego complementario pudiendo cubrir un área considerable, mientras que durante la época de estiaje el volumen almacenado puede cubrir la demanda de agua de los cultivos (siembra temprana) en una pequeña superficie como riego suplementario.

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61

La información básica de la cual se debe partir para efectuar el análisis económico y financiero son las encuestas agro – socio – económicas sustentadas por los aspectos agrícolas, sociales, económicos y ambientales en la zona de influencia del proyecto. La información recabada debe ser completa y real que contiene los siguientes aspectos básicos: •

Datos del productor campesino

•

Tamaño y composición de la unidad agropecuaria

•

Uso de la tierra y estructura de producción

•

Familias participantes

•

Disponibilidad de agua para riego

•

Costos de producción de cultivos

•

Rendimientos

•

Calendarios y rotaciones agrícolas

•

Infraestructura productiva

•

Provisión de insumos

5.4.2 Cé dulas de cultivo. La cédula de cultivo con proyecto considera la experiencia y conocimiento, así como la tecnología, costos de producción, precio de insumos, rendimientos y volúmenes de producción. Los cultivos seleccionados para el análisis son aquellos que en la actualidad están siendo cultivados por las familias campesinas (papa miskha, papa siembra grande y maíz), pudiendo incorporarse otros cultivos considerando las condiciones agroclimáticas y de mercado. Esta selección de cultivos corresponde a San Pedro de Buena Vista (cuenca río Huaraca) cuyo ejemplo lo mostramos en el Anexo C donde se utilizan la s planillas en Excel desarrolladas por el PRONAR. Para la cédula de cultivo sin proyecto, no se considera ningún cultivo.

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5.4.3 Costos de producción. En los costos de producción se deben considerar los siguientes: insumos, labores agrícolas de siembra, costos de cosecha, rendimientos unitarios, costo total, ingreso total y utilidades de los productos y subproductos cuando corresponda. En el análisis de costo de los cultivos es recomendable el uso de costos promedio en la zona del proyecto ya que son variables según la época y regiones. Para la consideración de los beneficios, los precios son establecidos a nivel de parcela, así también los costos generales e indirectos que incurren las familias campesinas serán considerados sin subestimar o sobreestimar. (Olivares 2002, Tercer ciclo, tema 42:2) 5.4.4 Rendimientos. En la determinación de los rendimientos se recomienda utilizar los datos promedio obtenidos en la zona y comparados con rendimientos de zonas cercanas. Los rendimientos son factor de aplicación de tecnologías mejoradas que incluyen la aplicación de riego, uso de semillas mejoradas, control de plagas y enfermedades, manejo racional de los suelos mediante rotaciones de cultivos y aplicación de técnicas adecuadas de conservación de suelos. (Olivares 2002, Tercer ciclo, tema 42:4) 5.4.5 Valoración de la producción. Concluidos los análisis de costos unitarios de producción de los cultivos, se cuantifica y valoriza el volumen de producción y valor bruto de producción. Volumen Bruto de la Producción. Corresponde al producto del rendimiento promedio de la superficie unitaria por el total del área cultivada. (Olivares 2002, Tercer ciclo, tema 42:4)

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Valor Bruto de la Producción. Es el valor de los productos y subproductos obtenidos. Se determina multiplicando el volumen de producción final por el precio de venta (generalmente en la zona de producción). (Olivares 2002, Tercer ciclo, tema 42:4) 5.4.6 Análisis Técnico. Comprende los resultados del diseño final para la ejecución de la obra, presentado en detalle los costos de materiales, mano de obra, equipo y herramientas utilizadas. Esta evaluación de la ingeniería del proyecto esta vinculada directamente a la situación “con proyecto” contempla además los procedimientos y medios empleados para la ejecución de las obras. Estos análisis para un atajado tipo de 1200 m3 de capacidad también se muestran en el Anexo C. 5.4.7 Indicadores Económicos. Para el análisis financiero – económico se realizan los cálculos del Valor Actual Neto (VAN), la Tasa Interna de Retorno (TIR) y la relación Beneficio/Costo (B/C) con los siguientes conceptos. Flujo de caja. El flujo de caja de los ingresos y egresos (positivos y negativos) que se generan durante el periodo de duración y la utilización de las inversiones (vida del proyecto) permite determinar metódicamente si los beneficios futuros serán suficientes para compensar las perdidas iniciales. (Olivares 2002, Tercer ciclo, tema 42:6) Valor Actual Neto (VAN). Es la diferencia entre los valores presentes de los Beneficios y Costos del proyecto, es decir el valor presente que esperamos recibir en el futuro de una suma de ingresos o gastos durante

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varios años calculados a una tasa de interés determinada (usualmente 12% países en desarrollo). (Olivares 2002, Tercer ciclo, tema 42:6) Tasa Interna de Retorno (TIR). Es la tasa a la que el valor presente del costo es igual al valor presente del beneficio. Es un indicador para medir la viabilidad de una inversión, es la que mejor corresponde a la evaluación de la rentabilidad del proyecto, ya que es la tasa de actualización por la cual la diferencia entre los beneficios (+) y los costos (- ) se anulan. Cuantifica en que medida la situación con proyecto será mejor en términos económicos que la situación actual. Este valor debe ser mayor que el costo de oportunidad del capital (12%). Simplificando la TIR es aquella tasa según la cual el valor actualizado de los beneficios, es igual al valor actualizado de los costos. (Olivares 2002, Tercer ciclo, tema 42:6) La relación Beneficio/Costo (B/C). Se obtiene dividiendo el valor actual de los beneficios del flujo proyectado, por el valor actual de los costos. Este valor debe ser mayor que la unidad con proyecto, caso contrario significa que los beneficios son menores a los costos. Todos los análisis efectuados en este capitulo los plasmamos en el Anexo C, presentada en planillas Excel para su mejor análisis y comprensión. Así mismo ejemplarizamos el caso del análisis Beneficio/Costo para un atajado con los cultivos tradicionales de la zona. (Olivares 2002, Tercer ciclo, tema 42:6)

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CAPÍTULO VI

65

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6. DISEÑO GEOMÉTRICO DEL ATAJADO. Conociendo la capacidad de almacenamiento del atajado se podrán dimensionar sus parámetros geométricos como ser: Largo, Ancho, Profundidad y definir las pendientes de los taludes que conforman los terraplenes. Los atajados al ser pequeños reservorios conformados en tierra para su diseño consideramos la forma geométrica de un tronco de pirámide en posición invertida (vértice abajo) cuya base es un cuadrado o un rectángulo, dependiendo de la disponibilidad del terreno para emplazarlos. La forma geométrica asumida permite cuantificar fácilmente los volúmenes de excavación y conformación de terraplenes descritos en capítulos posteriores. FIGURA 4 GEOMETR ÍA DEL ATAJADO

Hd

= Altura de diseño entre superficies (m)

A

= Ancho superior (m)

B

= Largo superior (m)

a

= Ancho de la base (m)

b

= Largo de base (m)

S1

= Área de la base (m2 )

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S2

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= Área superior (m2 )

El volumen del tronco piramidal invertido podemos calcular a partir de la expresión:

Vtp =

Hd ( S1 + S 2 + S1 * S 2 ) 3

Vtp

= Volumen del tronco piramidal (m3 )

Hd

= Altura de diseño entre superficies (m)

S1

= Área de la base (m2 ) (a * b)

S2

= Área superior (m2 ) (A * B)

Despejando el largo de la base (b) para un valor del ancho de la base asumido (a) se tiene: Donde:

C = 2Hd /m

G = a2 +aC

D = 3V/Hd

I = a2 C + aC2

E = D – aC – C2

J = F2 - G

F = 2a +C

K = 2EF + I

a = Ancho de base

L = E2

Jb 2 − Kb + L = 0

b=

K − K 2 − 4 JL 2J

Véase en el Anexo D Haciendo semejanza con el volumen de un tronco de pirámide invertida como espacio para embalsar el agua y considerando terraplenes a su entorno mostramos un corte transversal de lo que será el atajado.

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FIGURA 5 NIVELES DE AGUA EN UN ATAJADO

La altura o profundidad total (Ht) corresponde al valor acumulado de las diferentes alturas que componen el terraplén y a continuación se presenta la siguiente expresión: Ht = Hm + Hd + Hb Ht

= Altura total del atajado (m)

Hm

= Altura para el volumen muerto (m)

Hd

= Altura del diseño (m)

Hb

= Altura del bordo libre (m)

6.1 ALTURA DEL VOLUMEN MUERTO. (Hm) La altura muerta mostrada en el esquema es la comprendida entre la base del reservorio y el plano de desfogue del agua (tubería), esta altura permite tener un volumen muerto y de posible sedimentación a partículas finas que ingresan al atajado, generalmente no mayor a 0.35 m. Este volumen muerto tiene la finalidad de servir de colchón hidráulico al ingreso del agua, también evita la socavación en la base. Esta altura se la puede definir como:

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Hm = 0.15 * Hd Hm

= Altura del volumen muerto (m)

Hd

= Altura del diseño (m)

6.2 ALTURA DE DISEÑO. (Hd ) Esta altura esta definida entre la cota de salida del tubo de desfogue y el nivel máximo de embalse, esta no debe ser en lo posible mayor a los 2.50 m. debido a que es la altura máxima de terraplén que se puede conformar con un tractor a oruga dentro valores aceptables de rendimiento de excavación del mismo. De esta forma aseguramos la estabilidad de los terraplenes en su conjunto a efectos de la presión hidráulica creciente a medida que sube el nivel del agua. 6.3 ALTURA DEL BORDO LIBRE. (Hb ) La altura de bordo libre observada en el esquema es aquella comp rendida entre el espejo de agua en el nivel de máximo embalse y el coronamiento del terraplén, esta altura nos permite definir la cota de la solera del canal vertedor de excedencias y controla r el nivel máximo de almacenamiento de agua en el reservorio , pudiendo ser determinada con la siguiente expresión:

Hb =

Hb

= Altura del bordo libre (m)

Hd

= Altura del diseño (m)

Hd 2

6.4 ANCHO DE CORONAMIENTO. (C anc) Este ancho podemos determinarlo mediante la siguiente expresión:

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C anc ≥

Canc

= Ancho de la corona (m)

Hd

= Altura del diseño (m)

70

Hd 2

Se recomienda que la corona no deba tener un ancho menor a 1.00 m. para garantizar la estabilidad del conjunto de los terraplenes.

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CAPÍTULO VII

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7. ANÁLISIS DE LA PENDIENTE REPRESENTATIVA. 7.1 LEVANTAMIENTO TOPOGRÁFICO. Para el emplazamiento de atajados en terrenos de superficie accidentada, es preciso efectuar un levantamiento topográfico en el área de trabajo. Los procedimientos empleados para lograr este trabajo son conocidos y fáciles de realizar. Con ayuda de un Taquímetro o una Estación Total se toman puntos representativos dentro el área de trabajo para posteriormente trasladarlos a un plano topográfico a una escala deseada, de esta manera obtener curvas de nivel que muestren la altimetría y relieve del lugar. Es obvio indicar que para superficies de topografía no accidentada la distribución de curvas de nivel serán relativamente rectilíneas y equidistantes; sucediendo todo lo contrario en superficies accidentadas. Por consiguiente podemos deducir que la pendiente será constante y única para curvas de nivel relativamente rectilíneas y equidistantes (caso de una ladera); y para curvas de trazos no rectilíneos y nada equidistantes la pendiente no será nada constante. Es así que se recurrirá a determinar la pendiente representativa del área de emplazamiento (pequeña en extensión) a través del método que se describe a continuación. Para recordar un levantamiento topográfico con un taquímetro consiste en tomar lecturas de puntos representativos del terreno desde una estación o referencia ubicada con criterio técnico en un punto donde exista visibilidad total del área de trabajo. Este instrumento proporciona los siguientes datos: •

Ángulo horizontal respecto a una referencia como el Norte magnético

•

Ángulo vertical del punto en cuestión respecto a la horizontal

•

Lectura de los hilos estadimétricos superior e inferior en una mira o regla topográfica (Distancia generatriz de los puntos)

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73

Todos estos datos serán anotados en una libreta topográfica de campo y con las relaciones siguientes determinaremos parámetros que permitan dibujar el plano topográfico (planimétrico – altimétrico) de la zona en estudio.

G = C (LS − LI )cos(αv )

PH = C (LS − LI )[cos(αv)] coord" x" = PH * cos(αh )

2

coord" y" = PH * sen(αh)

 sen(2αv ) PV = coord" z" = C (LS − LI )  2 

Donde:

G

= Generatriz o distancia inclinada de la estación al punto.

PH

= Proyección horizontal de la estación al punto.

Coord “x”

= Proyección sobre el eje de la abcisa del punto.

Coord “y”

= Proyección sobre el eje de la ordenada del punto.

PV = Coor “z”

= Proyección vertical desde la estación al punto.

LS

= Lectura superior del hilo estadimétrico.

LI

= Lectura inferior del hilo estadimétrico.

C

= Constante del instrumento de los hilos estadimétricos.

(ah)

=Ángulo horizontal.

(av)

= Ángulo vertical.

Ejemplo:

Punto

Ls

12

2650,05

C = 100

DATOS Li (a v) 2649,95

11,459

(a h)

G

PH

80,61

9,82

9,62

CÁLCULOS PV 1,95

"y"

"x"

9,491

1,57

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74

G = C (L S − L I ) cos (αv ) → 100 (2650 .05 − 2649 .95) cos (11.459 ) = 9.82 m.

PH = C (LS − LI )[cos(αv)] → 100(2650.05 − 2649.95)[cos(11.459)] = 9.62m. 2

2

 sen(2αv)   sen(2 *11.459)  PV =" z" = C ( LS − LI ) → 100(2650.05 − 2649.95)   = 1.95m. 2 2     " x" = PH * cos(αh) → 9.62 * cos(80.610) = 1.57m. " y" = PH * sen(αv ) → 9.62 * sen(80.610) = 9.49m.

De esta manera se procesaran los diferentes puntos elegidos en el terreno y con los valores obtenidos: •

“x” y “y” en coordenadas cartesianas se ubica en la planimetría los puntos

•

PH y ah en coordenadas polares se ubica en la planimetría los puntos

•

PV = “z” será la cota del punto respecto a la referencia, el mismo que nos permitirá dibujar las curvas de nivel con ayuda de la interpolación entre puntos cercanos.

Una curva de nivel es aquella línea que pasa por puntos de igual altura. Hoy en día el instrumento topográfico “Estación Total” a diferencia del descrito anteriormente va almacenando en su memoria los datos de campo (av, ah) y calcula automáticamente los datos de la planilla topográfica (G, PH, PV, x, y) la cual también puede ser almacenada en su memoria. Con ayuda de un software adecuado se puede enlistar todos los puntos leídos en campo, para ser reproducidos en una planilla Excel. Por otro lado mediante algún software como el SURF, EAGLEPOINT, etc. se puede reproducir los dato s y cálculos de la memoria interna del instrumento para ser trasladados a una planilla Excel. También podemos dibujar el conjunto de puntos obtenidos en campo y por ende obtener el plano topográfico a la escala deseada. Ver plano en Anexo E.

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75

7.2 PERFILES TRANSVERSALES. Haciendo semejanza con una pendiente constante, el perfil transversal correspondiente se reduce a una línea recta con cierta inclinación que representa la pendiente natural del terreno en el área de trabajo. En cambio en un perfil transversal para curvas de nivel no rectilíneas y nada equidistantes será un polilínea quebrada que representa las depresiones y salientes del terreno de topografía accidentada. Por tanto es necesario determinar una “pendiente representativa” para perfiles transversa les que representan el área de trabajo en zonas de topografía accidentada. 7.3 CÁLCULO DE LA PENDIENTE REPRESENTATIVA. Considerando lo descrito anteriormente podemos definir como pendiente representativa de un perfil transversal a aquella línea recta con una inclinación (pendiente) de tal forma que las áreas por encima de esta línea representativa sean iguales o muy próximas a las áreas por debajo de la misma y esta línea es representada por una polilínea de trazo quebrado. Esto se interpreta de tal forma que las áreas de corte (por encima de la línea) y las áreas de relleno (por debajo de la línea) se equilibren; es decir que estas áreas multiplicadas por una longitud muy pequeña, que son las distancias entre los perfiles transversales, respecto al área de trabajo definan volúmenes de corte y relleno en equilibrio. El método empleado para determinar la pendiente representativa o de equilibrio se da a través de conocidas fórmulas matemáticas de regresión lineal. Según el análisis de mínimos cuadrados se tienen las siguientes formulas de regresión lineal:

Ecuación de la recta ? Donde:

y = mx + b

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76

∑ (x − x )(y − y ) i =n

i

Pendiente de la recta ?

m=

i =1

i

∑ (x − x ) i= n

2

i

i =1

i= n

x=∑

Media aritmética de los valores de las abcisas ?

i =1

i= n

Media aritmética de los valores de la ordenadas ?

y=∑ i =1

Abcisa – Ordenada de cada punto del perfil transversal ?

xi n yi n

( xi , yi )

No corresponde deducir estas relaciones ya que son conocidas dentro la estadística; bastará con la sencilla interpretación de la ordenada y la abcisa de cada punto para nuestro caso. Cada perfil transversal tendrá su propio análisis, indicado anteriormente, para determinar las pendientes de las rectas donde el cálculo será mas preciso cuanto menor sea la distancia entre estos perfiles. Todos estos valores de la pendiente de equilibrio o representativa para cada perfil, de igual manera definen una misma “Pendiente representativa de los perfiles transversales” con la relación básica de la media aritmética.

m=

i= n

∑ i =1

mi n

La relación anterior es válida y comprobada ya que el análisis es lineal. En forma adicional podemos calcular: El valor del parámetro (b) que es la distancia de la ordenada en el origen de coordenadas ?

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(

b = y − mx

77

)

Este valor (b) se interpreta en el análisis como:

(± b) ?

Como punto de paso de coordenadas ( x, y ) = (0, b) cuando las ordenadas ( y ) son las

iniciales de la referencia que no intervienen en el cálculo de movimientos de tierra. Todos estos cálculos se tornan sencillos cuando se dispone de un ordenador, posteriormente se adjunta una planilla electrónica Excel que nos facilita este análisis repetitivo; y nos permite determinar el valor numérico o porcentual de la pendiente representativa del terreno en gabinete. Este valor de la pendiente es determinante para proseguir en el análisis y cálculos de movimientos de tierra (corte y relleno), el cual se desarrollará en un capítulo posterior. Para la interpretación de las formulas de la pendiente y la ecuación de la recta presentamos en el Anexo F un ejemplo numérico corto. 7.3.1 Modelación. Todo este proceso se lo puede modelar, mediante el software “Arc View GIS 3.2 a” y de esta manera apreciar las condiciones reales del terreno natural en un vista tridimensional.

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CAPÍTULO VIII

78

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79

8. ANÁLISIS DE MOVIMIENTOS DE TIERRA (CORTE Y RELLENO) Conocidas las dimensiones geométricas obtenidas con el análisis del capítulo anterior (largo y ancho de base, alturas, capacidad del atajado y pendientes de los terraplenes) se puede determinar cuantitativamente los volúmenes de corte y relleno utilizados en los terraplenes. El cálculo de los movimientos de tierra procedente de la excavación realizada por el equipo pesado en las laderas, parte de un análisis de determinación de coordenadas de puntos que definen el área de corte (área irregular); estos puntos al estar referidos bajo un sistema coordenado se tornan fáciles de determinar ya que responden a intersecciones de rectas que definen el área de corte, de igual manera las ecuaciones de las rectas que limitan dicha área. Este análisis minucioso de coordenadas de puntos y ecuaciones de rectas se muestra detalladamente en el Anexo G. Determinada el área de corte que será función de: pendiente natural del terreno, ángulo de inclinación de los taludes de corte y relleno y la profundidad de excavación para un largo y ancho de base obtenidos para un volumen de almacenamiento ya conocido; se podrá calcular el volumen de corte necesario para que afectado por el coeficiente de esponjamiento del material excavado se pueda conformar los terraplenes (frontal y laterales) bajo un equilibrio de corte-relleno. Es decir que no sobre ni falte material excavado. De igual manera el análisis de volumen de corte se halla desarrollado con precisión en el mismo Anexo G. De donde solo extractamos la relación para el volumen de corte.

[

]

3 2(w+ ∆b) 2 Vc = (Cf ∗ b) + (w + ∆b) + ∆b + ∆b(w+ ∆b) + 3m 3m(m − p) a

2

Este volumen de corte (Vc) debe ser afectado por un coeficiente de esponjamiento (f) para considerar como volumen disponible para conformado de terraplenes.

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80

V ce = ϕ (V c ) V ce ≅ V r

Donde: Vce

= Volumen de corte con esponjamiento

Vr

= Volumen de relleno de terraplenes

De manera análoga el cálculo de movimiento de tierras para conformar los terraplenes, parte de un análisis de determinación de coordenadas de puntos que definen el área de relleno (área irregular); estos puntos al estar referidos bajo un sistema coordenado se tornan fáciles de determinar ya que responden a intersecciones de rectas que definen el área de relleno, de igual manera las ecuaciones de las rectas que limitan dicha área. Este análisis minucioso de coordenadas de puntos y ecuaciones de rectas mostramos detalladamente en el Anexo G. Determinada el área de relleno que será función de: pendiente natural del terreno, ángulo de inclinación de los taludes de corte y relleno y la profundidad de excavación para un largo y ancho de base obtenidos para un volumen de almacenamiento ya conocido; se podrá calcular el volumen de relleno necesario para conformar los terraplenes (frontal y laterales) bajo un equilibrio de corte-relleno. Es decir que no sobre ni falte material excavado. De igual manera también los análisis de volúmenes de relleno se ha llan desarrollados con precisión en el Anexo G. De donde solo extractamos la relación para el volumen de relleno.

VR = ( A f ∗ L f ) + ( 2 AL ∗

LL + AL ∗ a′) + ( 2 AE ∗ LE ) 3

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81

Donde: Af

= Área frontal del terraplén

Lf

= Longitud del terraplén frontal

AL

= Área lateral de los terraplenes laterales

LL

= Longitud del terraplén lateral A E = ( Af + AL ) / 2

LE

= Longitud de la curva en las esquinas

a’

= Longitud de transición entre la curva de la esquinas y tramos rectos adyacentes (ver

diagrama en Anexo G) Igualando las ecuaciones de volumen de corte y relleno para terraplenes se determinará la profundidad de excavación necesaria bajo la condición de equilibrio entre los volúmenes mencionados. La profundidad de excavación (?b) al ser una función cúbica será determinada por iteraciones sucesivas hasta que cumpla la condición de equilibrio de volúmenes.

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CAPÍTULO IX

82

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83

9. OBRAS CIVILES COMPLEMENTARIAS. Para un buen funcionamiento y uso sostenible de estas pequeñas obras de infraestructura productiva, deben complementarse con obras civiles que permitan captar y evacuar el agua de manera eficiente; estas obras son: •

Canales de aducción o captación

•

Sedimentador

•

Canal de ingreso

•

Vertedor de excedencia s o aliviadero

•

Sistema de desfogue

•

Cámara disipadora de energía

•

Cerco de protección perimetral

•

Canales de conducción

9.1 CANALES DE ADUCCIÓN O CAPTACIÓN. Para la captación de aguas provenientes de la precipitación pluvial de la cuenca de aporte, quebradas aledañas, vertientes y otros se debe construir un canal preferentemente de sección trapezoidal por su eficiencia de conducción y facilidad constructiva ya sea en tierra o en mampostería seca, con una pendiente no mayor al 1% para evitar arrastre de sedimentos y dispuesto a captar la mayor escorrentía de agua de la microcuenca o aportes adicionales para conducirlos hasta el desarenador. Para diseñar los canales de captación utilizamos la fórmula de Manning-Strickler.

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84

FIGURA 6 CANAL DE CAPTACIÓN O ADUCCIÓN

Q = A * km * s 1/2 * R 2/3 Q=v*A V = km * s 1/2 * R 2/3 Q

= Caudal de diseño (m3 )

A

= Área mojada del trapecio (m2 )

km

= Coeficiente adimensional de rugosidad de la superficie del canal

s

= Pendiente de la solera del canal (m/m)

R

= Radio hidráulico (m)

v

= Velocidad del agua (m/s) •

Coeficiente de rugosidad (km )

En un canal la velocidad es definida por la rugosidad de la solera y las paredes, la pendiente y sección, y el caudal que puede ser transportado por el mismo. A continuación se presenta un cuadro de coeficientes de rugosidad para canales con diferentes superficies:

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85

CUADRO 10 COEFICIENTES DE RUGOSIDAD DE CANALES DE MANNING-STRICKLER

Tipo de superficie

Coeficiente de rugosidad km

Canales revestidos Mampostería

40

Concreto

56

Canales de tierra Curvo y lento con fondo de tierra y costados de piedra

33

partida Excavado con pala o dragado sin vegetación

36

Fuente: Ven te Chow, 1950 •

Sección transversal

La sección transversal apta para los canales de aducción para los atajados son: La rectangular para canales revestidos en hormigón y la trapezoidal para canales en tierra por la facilidad en su construcción. Para ciertos valores de la rugosidad (km ) y la pendiente (S), la velocidad máxima ocurre cuando el radio hidráulico (R = A/P) es máximo. La sección transversal de mayor eficiencia hidráulica es la semi–hexagonal y en canales rectangulares es aquella donde la base es el doble del tirante. Esto nos permite deducir que se obtendrán caudales máximos para las situaciones señaladas anteriormente.

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86

CUADRO 11 SECCIONES DE CANALES DE ADUCCIÓN Sección

Área

b* y

(b + z y)* y

Perímetro mojado

b+2y

b + 2y 1 + z 2

Radio hidráulico

b* y b + 2y

(b + zy) y b + 2y 1+ z 2

Fuente: Atajados, su diseño y construcción, 2000 •

Bordo libre

Para evitar que el agua rebase del canal se adiciona un bordo libre, este deberá tener la altura suficiente para soportar fluctuaciones en el caudal máximo. Para canales pequeños de tierra se calcula un bordo libre (f) igual al 50% del tirante de agua (y). No se recomienda diseñar el bordo menor a 30 cm. La altura total del canal es la suma del bordo libre y el tirante de agua. •

Velocidad

La velocidad del agua en canales de tierra debe estar comprendida dentro de ciertos parámetros que permitan por una parte evitar la sedimentación de la solera y por otra evitar la erosión de los canales. La velocidad máxima permisible depende del suelo y la cobertura del canal.

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87

A continuación se presentan valores de velocidades máximas en canales de captación y aducción en diferentes circunstancias. CUADRO 12 VELOCIDADES MÁXIMAS EN CANALES DE TIERRA (CAPTACIÓN Y ADUCCIÓN)

Velocidades máximas en m/s. Valores intermedios permitidos.

Arena arcillosa muy liviana

0.30

Cobertura regular de pasto 0.75

Arena liviana suelta

0.50

0.90

1.50

Arena áspera

0.75

1.25

1.70

Suelo arenoso

0.75

1.50

2.00

Franco arcilloso (firme)

1.00

1.70

2.30

Arcilla dura o suelo duro gravoso

1.50

1.80

2.50

Grava pedregosa

1.50

1.80

-

Granita, subsuelo duro, roca blanda, etc.

1.80

2.10

-

Conglomerados duros y cementados

2.50

-

-

Material

Sin cobertura

Buena cobertura de pasto 1.50

Fuente: Hudson, 1986 Cuando los canales son revestidos el rango de las velocidades son más amplios y van de 0.6 m/s. hasta 2.5 m/s. Cuando la velocidad del agua en el cana l es demasiado alta, la forma más adecuada de corregirla es bajar la pendiente de la solera del canal, y se la puede determinar de la siguiente forma:

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V  Sr = S r  V 

88

u

Sr

= Pendiente requerida (m/m)

S

= Pendiente actual (m/m)

Vr

= Velocidad requerida (m/s)

V

= Velocidad del agua actual (m/s)

u

= Exponente para la formula de Manning-Strickler (8/3)

El diseñó hidráulico de un canal con cierto caudal, rugosidad y pendiente requiere cálculos iterativos que son fáciles de obtener mediante varios programas computacionales. La fórmula de Manning-Strickler es perfectamente valedera. 9.2 SEDIMENTADOR . Con fines de evitar los sedimentos mayores que podrían ingresar a decantarse en el fondo del reservorio, se debe diseñar un sedimentador simple para retener partícula s al disminuir la velocidad. El tamaño del sedimentador podemos determinar con las siguientes formulas de decantación simple:

Q = v* A Q

= Caudal (m3 /s)

v

= Velocidad del agua (m/s)

A

= Superficie (m2 ) L=

L

= Longitud del sedimentador (m)

1.5 * v * y w

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v

= Velocidad del agua asumida en el sedimentador (m/s)

y

= Tirante del sedimentador (m)

w

= Velocidad de decantación de la partícula elegida (m/s) d =

Q v*y

d

= Ancho del sedimentador (m)

Q

= Caudal (m3 /s)

v

= Velocidad del agua asumida en el sedimentador (m/s)

y

= Tirante del sedimentador (m)

FIGURA 7 SEDIMENTADOR

89

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90

CUADRO 13 VELOCIDADES DE DECANTACIÓN Suelo Arena áspera

Diámetro (mm) 1.00 – 0.50

w (m/s) 0.0944 – 0.0540

Arena de textura mediana

0.50 – 0.25

0.0540 – 0.0270

Arena fina

0.25 – 0.10

0.0270 – 0.0692

Arena muy fina

0.10 – 0.05

0.0692 – 0.0178

Fuente: Arkhangelski 9.3 CANAL DE INGRESO. El talud de corte interior de los atajados tiene una pendiente pronunciada (1:1.5 – 1:2.5) sobre el cual debe construirse el canal de ingreso con hormigón armado donde el hierro de refuerzo tendrá una cuantía mínima, para evitar rupturas en la sección transversal y fisuras del mismo ocasionadas por efectos de peso propio y ubicación en lecho sumergido. Para el diseño se utiliza la formula empírica de Manning – Strickler y los mismos criterios de un canal de aducción; a pesar de ser este canal de ingreso una obra civil conocida como rápida. El caudal de diseño será el mismo que se utiliza para los canales de aducción y la pendiente asumida de 0,1% (salida del sedimentador). En el canal de ingreso las velocidades son considerables, para disminuir la velocidad y evitar el desgaste de la solera es aconsejable poner piedras de tamaño aproximado de (0.10 * 0.05 * 0.02 m) embebidas una mitad en la solera del canal, esto con la finalidad de crear una rugosidad artificial.

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91

FIGURA 8 CANAL DE INGRESO

9.4 CANAL VERTEDOR DE EXCEDENCIAS. Esta obra de arte consistente en un pequeño tramo de canal se construye para controlar el nivel máximo de embalse de agua en el atajado, desfogando los volúmenes de almacenamiento a una quebrada aledaña o cualquier desnivel topográfico que lo permita. Para su diseño es conveniente considerar cuatro veces el caudal de ingreso al atajado tomando en cuenta probables escorrentías superficiales no controladas en periodos de lluvia torrenciales que podrían ingresar al interior del atajado. Esta obra de arte se la construye en hormigón ciclópeo y se recomienda ubicarla en suelo estable y no en terraplenes recién formados para evitar rajaduras y asentamientos no deseados. El diseño del de este canal vertedor de excedencias se realiza con las formulas de Manning – Strickler y de Continuidad de flujo anotadas anteriormente

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92

FIGURA 9 CANAL VERTEDOR DE EXCEDENCI AS

9.5 SISTEMA DE DESFOGUE. El sistema de desfogue se implementa para descargar el agua del atajado de forma eficiente y sin causar erosión. Existen varias formas de hacerlo, una alternativa es la de colocar un sifón por encima del talud, pero por la sostenibilidad del sistema se recomienda incorporar un tubo de PVC o hierro galvanizado, ubicado a pocos centímetros de la base del atajado permitiendo de esta manera evacuar el agua almacenada. Es conveniente instalar esta tubería de descarga con una pendiente leve, entre 1 – 2 %, ya que esto ayuda en la auto limpieza debido a la presión hidráulica existente. Es necesario colocar un filtro en el extremo interior del tubo de desfogue para evitar el ingreso de material grueso y en el extremo exterior se coloca una llave de paso que permite regular el caudal de salida. El caudal de descarga del sistema de desfogue se determina mediante las fórmulas de Bernoulli y Continuidad.

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FIGURA 10 SISTEMA DE DESFOGUE

Bernoulli 2

2

P1 v P v + h1 + 1 = 2 + h2 + 2 G 2g G 2g

vr = k 2g * h1

v2

= vr Velocidad instantánea de salida por la tubería (m/s)

v1

˜ 0 Velocidad de descenso al nivel de espejo de agua (m/s)

P1

= P2 Presión (atmosférica)

h1

= Altura de descarga (m)

h2

= 0 Plano de referencia (salida de tubería)

k

= Coeficiente de descarga

Continuidad

Q = vr * A

93

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A =π

94

D2 4

vr

= Velocidad instantánea de salida o descarga (m/s)

Q

= Caudal de salida instantáneo (l/s)

A

= Área del orificio de la tubería (m2 )

D

= Diámetro del orificio de salida (m)

CUADRO 14 COEFICIENTES DE DESCARGA (k)

K Longitud de tubería (m) mas perdidas de un codo y una válvula

Diámetro de tubería D = 2.5" (6.5 cm.)

D = 2" (5.08 cm.)

D = 3" (7.62 cm.)

Longitud tubería

FG

PVC

FG

PVC

FG

PVC

8

0.786

0.806

0.791

0.807

0.794

0.807

12

0.776

0.805

0.783

0.806

0.787

0.806

16

0.767

0.804

0.775

0.805

0.781

0.806

20

0.758

0.803

0.768

0.804

0.775

0.805

24

0.750

0.802

0.761

0.803

0.769

0.804

CUADRO 15 CAUDALES PARA EL SISTEMA DE DESFOGUE Tubería hierro galvanizado Hd

D = 2 pulgadas

D = 2.5 pulgadas

D = 3 pulgadas

Long 8 12 16 20 24

0.50 4.99 4.93 4.87 4.82 4.76

1.00 7.05 6.97 6.89 6.81 6.73

1.50 8.64 8.54 8.44 8.34 8.25

2.00 9.98 9.86 9.74 9.63 9.52

0.50 7.84 7.77 7.69 7.62 7.55

1.0 0 11.09 10.98 10.88 10.78 10.68

1.50 13.58 13.45 13.32 13.20 13.08

2.00 15.68 15.53 15.38 15.24 15.10

0.50 11.34 11.24 11.15 11.07 10.98

1.00 16.03 15.90 15.77 15.65 15.53

1.50 19.64 19.48 19.32 19.17 19.02

2.00 22.67 22.49 22.31 22.13 21.96

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95

Tubería PVC Hd

D = 2 pulgadas

D = 2.5 pulgadas

D = 3 pulgadas

Long 8 12 16 20 24

0.50 5.12 5.11 5.10 5.10 5.09

1.00 7.24 7.23 7.22 7.21 7.20

1.50 8.86 8.85 8.84 8.83 8.82

2.00 10.24 10.22 10.21 10.20 10.18

0.50 8.00 7.99 7.98 7.98 7.97

1.00 11.32 11.30 11.29 11.28 11.27

1.50 13.86 13.84 13.83 13.82 13.80

2.00 16.00 15. 99 15. 97 15. 95 15. 94

0.50 11.53 11.52 11.51 11.50 11.49

1.00 16.30 16.29 16.27 16.26 16.24

1.50 19.96 19.95 19.93 19.91 19.89

2.00 23.05 23.03 23.01 22.99 22.97

Fuente: Atajados su diseño y construcción, 2000 Para fines del manejo del agua es oportuno conocer los volúmenes de descarga para cualquier altura de embalse en el atajado.

V ata =

4( H esp ) 3 3m 2

Vata

= Volumen (m3 )

Hesp

= Altura del espejo de área (m)

a

= Ancho de la base (m)

b

= Largo de la base (m)

m

= Pendiente del talud interior

+

(a + b )( H esp ) 2 m

+ (a * b)( H esp )

Con esta expresión también determinamos el volumen del agua en el atajado Por otro lado es importante conocer el tiempo de vaciado para cualquier altura de almacenamiento de agua en el atajado con la siguiente fórmula:

 1  8H 2.5 4(a + b )H 1. 5 t=  + + 2(a * b) H  2 z  5m 3m  Hmin

H max

z = A* k * 2g

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t

= Tiempo (s)

H

= Altura del espejo del agua (m)

a

= Ancho de la base (m)

b

= Largo de la base (m)

z

= Constante adimensional

A

= Área del tubo (m2 )

k

= Factor de descarga

g

= 9.81 (m/s2 )

m

= Pend iente del talud interior

96

Para regular la descarga del agua y proteger la llave de paso, se construye una cámara de protección, esta es realizada en hormigón ciclópeo y lleva una tapa metálica. Las dimensiones de esta cámara son mínimas, solo para que en su interior pueda albergar la llave de paso y realizar el manipuleo de la misma, como referencia las medidas más apropiadas son L = 0.50; h = 0.50 m con un espesor de muro de 0,15 m. como se muestra en la figura siguiente. FIGURA 11 CÁMARA DE PROTECCIÓN (LLAVE DE REGULACIÓN)

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9.6 CÁMARA DISIPADORA DE ENERGÍA. Contiguo a la cámara de la llave de paso se construirá un pequeño estanque de dimensiones interiores no mayores a 1.00 m. de largo * 0.50 m. de ancho * 0.50 m. de alto, con espesores de pared de 0.10 m. a 0.15 m. y fondo de 0.15 m., que de igual manera corresponden a dimensiones mínimas constructivas en hormigón ciclópeo. Este pequeño estanque cumple la función de disipar la energía cinética de salida del sistema de desfogue al crear un colchón hidráulico en su recinto, además cumple otros usos como lavadero de ropa, aseo personal y principalmente como abrevadero para los animales. FIGURA 12 CÁMARA DISIPADORA DE ENERGÍA

9.7 CERCO DE PROTECCIÓN PERIMETRAL. Es recomendable proteger los atajados con cercos naturales de espinas o con alambradas dependiendo de la disponibilidad, estos cercos cumplen la función de proteger el interior de

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los reservorios (terraplenes en su conjunto) ante posibles daños físicos causados por los animales, también evita posibles accidentes personales que pudiesen ocurrir. El cerco perimetral se recomienda ubicarlo a 5.00 m. aproximadamente del pié de talud exterior y en todo el entorno del atajado, quedando dentro la cámara de llave y no así la cámara disipadora de energía que cumple la función de abrevadero y otros. En caso de optar el cierre con alambrada, se colocar a postes de hormigón o bolillos de madera (eucalipto u otros) distanciados 3.00 - 4.00 m. soterrados un 20% de su altura; como muestra la figura siguiente: FIGURA 13 CERCO DE PROTECCIÓN PERIMETRAL

9.8 CANALES DE CONDUCCIÓN. Los canales se excavan para conducir el agua proveniente del reservorio hacia los lugares de cultivo, siendo estos preferentemente de sección trapezoidal por su eficiencia de conducción y su facilidad constructiva. Con las fórmulas empleadas para el diseño de los canales de captación, también se dimensionan estos canales pero con la diferencia de emplear el caudal de desfogue máximo en el análisis.

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CAPÍTULO X

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10. CONSTRUCCIÓN DE LOS ATAJADOS. En capítulos anteriores se diseño el atajado en general, desde el diseño geométrico hasta el cerco perimetral. En este abarcaremos el proceso constructivo de los atajados más sus obras comple mentarias. A continuación detallamos las actividades en orden cronológico: •

Replanteo

•

Desbrozo

•

Emplazamiento de la tubería de desfogue

•

Excavación y conformación de los terraplenes compactados

•

Obras civiles complementarias

•

Problemas y recomendaciones técnicas

10.1 REPLANTEO. Posterior a las actividades de identificación de los lugares de emplazamiento de los atajados podemos indicar que la actividad de replanteo de los puntos que definen la geometría del reservorio es importante sobre todo para llevar adelante una perfecta excavación con el equipo pesado y controlar los volúmenes de excavación o movimiento s de tierra, que en caso de ser excedidos en la excavación repercutirían en los costos del atajado, ya que el ítem de excavación es el de mayor consideración. Ver Anexo H (1). Este proceso de replanteo se efectúa siguiendo las siguientes etapas: •

Demarcado de la base del atajado

•

Ubicación y demarcado de los terraplenes (frontal y laterales)

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Marcado de la base del atajado. Con la ayuda de una huincha (50 m) y dos jalones (3m) se ubican los dos puntos mas bajos de la base del atajado de forma transversal a la pendiente del terreno, con la dimensión del largo de la base que indica el diseño, luego en forma paralela a los puntos se ubican los dos siguientes jalones separados a la distancia correspondiente del ancho de la base, controlando al mismo tiempo las diagonales correspondientes para obtener un rectángulo o cuadrado perfecto. Ubicación y demarcado de los terraplenes (frontal y laterales). Con las dimensiones que resulten del cálculo y diseño del atajado se ubican los terraplenes frontales y laterales, manteniendo el paralelismo a la base de referencia en el caso del terraplén frontal y la forma triangular de los terraplenes laterales contiguos a la base del ata jado ya demarcada. Será importante colocar por lo menos tres jalones por cada arista demarcada en terreno replanteado para tener un buen control de reexcavación del equipo pesado. Los jalones serán preferentemente de tubos metálicos livianos de ½” – ¾” de pulgada de diámetro por 3 metros de largo pintados con pintura llamativa (se sugiere amarillo la base y rojo los extremos de borde que demarcan los terraplenes). Se requieren 12 jalones de color rojo y 4 amarillos como mínimo. 10.2 DESBROZO DE LA CAPA ARABLE. Previamente a la excavación, en la metodología constructiva la ejecución de los trabajos de desbroce del material vegetal, maleza, matorrales y capa orgánica si existiere ; es indispensable ya que la misma no puede constituirse como material de conformado de los terraplenes por ser inapropiado para este fin. Cuantificando estos volúmenes el tractor procederá a quitar esta

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broza fuera del área destinada al emplazamiento del reservorio cuyos límites se hallan definidos por el replanteo. Concluidos estos trabajos nuevamente se verificará los jalones del replanteo para iniciar la excavación y control de niveles respectivos. Anexo H (2). 10.3 EMPLAZAMIENTO DE LA TUBERÍA DE DESFOGUE. El sistema de desfogue posee una tubería emplazada en la base del terraplén fr ontal en una zanja de longitud un poco mayor a la longitud de la base del terraplén frontal con la cota de fondo calculada en el programa “Diseño Geométrico y Cálculo de Movimiento de Tierra”. Se sugiere que previo al inicio de la excavación del reservorio se debe emplazar la tubería de desfogue en una zanja de 0.50 m. de ancho , y a una profundidad igual a la cota calculada en el diseño menos la altura que corresponde al volumen de embalse muerto (?b – Hm); posterior a este trabajo la zanja será rellenada y compactada a su densidad máxima con el material extraído de la misma zanja. Es necesario mostrar con jalones o referencias los extremos de la tubería para no ser dañada en el proceso de excavación. Ver Anexo H (3). 10.4 EXCAVACIÓN Y CONFORMACIÓN DE LOS TERRAPLENES. La excavación, conformado y compactado en los reservorios requiere de cuidado y control durante su ejecución, ya que esta actividad es considerada una de las más importantes y la más costosa en la metodología constructiva. Para la excavación del atajado es insustituible el uso del tractor a orugas (D6 –D7) o similar con su escarificador, al decir insustituible damos a conocer que es el que mejor rendimiento ofrece para estos trabajos donde el ciclo del equipo pesado es corto. El proceso de excavación más aconsejable es en el sentido de la pendiente natural del terreno y en forma descendiente para el terraplén frontal y forma lateral o perpendicular a la pendiente del terreno para los terraplenes laterales (izquierdo y derecho).

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El conformado se logra controlando la excavación de la base y trasladando el material excavado hacia las superficies donde se emplazan los terraplenes manteniendo una relación de talud interior de H:V = 2:1 preferentemente, que constituye la mas adecuada por estabilidad del talud (método Bishop) siendo conformado el exterior bajo su ángulo de fricción interna del material únicamente, el mismo que será mejor estabilizado con la ejecución de cinturones de piedra, siembra de pastos, etc., al pie del talud. El compactado de los terraplenes que conforman el atajado será ejecutado en forma simultánea al proceso de excavación ya que el tractor a orugas constituye el equipo empleado para este fin. Esta etapa de compactación se realiza por capas de 50 cm. de material suelto acumulado y extendido sobre el terraplén donde la oruga del tractor será la que se encarga de compactar al efectuar el carreteo sobre el terraplén hasta que no se hunda la oruga del tractor en el suelo. (Aproximadamente 10 minutos por capa) en todo el entorno de los terraplenes (frontal y laterales). Esta etapa comprende 4 – 5 capas de material compactado aproximadamente siendo no limitativo el efectuar compactaciones con espesores menores y en un número mayor de capas; pero esto generaría mayor tiempo de trabajo del equipo pesado que incidiría en los costos directos. El último tercio superior del terraplén no es conformado por el equipo pesado al ser este de ancho de coronamiento inferior al ancho del tractor, este volumen de material final será compactado por equipo de compactación menor (vibro apisonador) así como cualquier otro lugar que lo requiera (corona, talud exterior e interior etc.). Anexo H (4). 10.4.1 Emparejado y nivelado de terraplenes. Posteriormente a la excavación del atajado se contempla la actividad de emparejado y nivelado del reservorio, este proceso corresponde a un trabajo de forma manual no mecanizado para concluir los taludes (interior y exterior) que conforman los terraplenes lisos y libres de protuberancias, ondulaciones dejadas por el material excavado de forma gruesa. De igual

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manera la base de los reservorios será nivelada y emparejada dando la forma deseada de un rectángulo o cuadrado según indica el diseño. La corona característica de un terraplén formado de igual manera debe ser nivelada con un eclímetro o nivel de ingeniero a la cota requerida en el diseño En forma simultanea se realizará el compactado de todas las superficies externas e internas de los taludes de los terraplenes y base del atajado si así fuere necesario con un vibro apisonador liviano (compactador saltarín); que para su uso se recomienda dar dos pasadas como mínimo en las superficies descritas. Ver anexo H (5). 10.5 OBRAS CIVILES COMPLEMENTARIAS. Concluida la conformación del reservorio en lo referente a la excavación como ítem mayor se debe complementar con pequeñas obras de arte en hormigón para lograr un funcionamiento adecuado, y así garantizar su sostenibilidad, las mismas que anotamos a continuación: •

Sedimentador

•

Canal de ingreso

•

Canal vertedor de excedencias

•

Sistema de desfogue

•

Disipador de energía

10.5.1 Sedimentador. Pequeña obra civil de hormigón ciclópeo (50% piedra manzana y 50% mezcla cemento) ubicado en el talud de corte natural cuyo objetivo es retener los sedimentos mayores para que no ingresen en el reservorio a fin de no colmatar el embalse. Las dimensiones geométricas responderán a las indicadas en los planos del diseño (largo: ancho: alto) siendo como referencia (2 x 1 x 1 m) un estándar para atajados (1000 m3) que decanten partículas superiores a 2 mm. Ver Anexo H (6).

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10.5.2 Canal de ingreso. Canal de sección rectangular de hormigón ligeramente armado que permite el ingreso del agua, desde el sedimentador hacia el fondo del embalse, el mismo que será ubicado sobre el talud de corte natural. Las dimensiones responderán al diseño del caudal a ingresar al atajado siendo como referencia 40 cm. de base y 30 cm. de altura para un caudal de 30 l/seg. Ver Anexo H (7). 10.5.3 Canal vertedor de excedencias. Su nombre lo dice, cumple la función de evacuar los excedentes de agua en el reservorio y al mismo tiempo regula el nivel máximo de embalse cuya cota de la solera del canal será la que define este control máximo de embalse y garantice que no colapsará el atajado por exceso de embalse. Al igual que las otras pequeñas obras de arte este es construido en hormigón ciclópeo de sección indicada en los planos, como referencia 70 x 50 cm. para sección rectangular que permite evacuar hasta 120 l/seg. como máximo. El lugar de emplazamiento de esta obra civil será en cualquiera de los extremos (esquinas) del talud de corte natural, no siendo recomendable ubicarlo en el terraplén frontal por estar este en proceso de consolidación. Ver anexo H (8). 10.5.4 Sistema de desfogue . Consistente en una tubería de desfogue preferentemente de PVC de pared gruesa con el diámetro indicado en el plano, un colador en la parte interior del atajado, una llave de paso reguladora del caudal protegida por una cámara en hormigón ciclópeo ubicada en el extremo exterior de la tubería. Sistema que será colocado en el pie de talud frontal o lateral según se lo requiera y a unos pocos centímetros de la base del atajado.

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El objetivo de este sistema es el de dotar de un control de regulación del caudal de salida del atajado a través de la llave de paso hacia el disipador de energía. Ver Anexo H (9). 10.5.5 Disipador de energía. Es otra obra de arte es similar a una cámara de hormigón ciclópeo, y esta destinada a disipar la energía potencial y cinética del flujo de agua a la salida de la tubería generada por la presión hidrostática del agua embalsada. Se sugiere ubicarla fuera del cerco perimetral para que cumpla la función de abrevadero. Las dimensiones responderán a las indicadas en el diseño, como referencia 1.00 x 0.50 x 0.50 m. Ver Anexo H (10). 10.5.6 Especificaciones técnicas. 10.5.6.1 Manejo del hormigón. La dosificación recomendada para el hormigón en la construcción de las obras complementarias es de 1:2:3 cemento, arena y grava respectivamente. En el vaciado se tiene que tener cuidado de no crear segregación en la mezcla (mezclas muy secas o aguanosas). Las piedras que componen el hormigón ciclópeo tienen que estar limpias y húmedas para conseguir una buena adherencia, y estas tienen que estar totalmente sumergidas en el hormigón evitando el contacto con el encofrado. Para desencofrar el hormigón, por lo menos, tendría que haber pasado tres días desde el vaciado, y curar constantemente el hormigón durante dos semanas. 10.5.6.2 Personal, herramientas y equipo y materiales de construcción. Para construir atajados se requiere personal y otros insumos mas, y la cantidad de los mismos esta en función al número de atajados que se construya simultáneamente.

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Ahora enumeramos el personal, equipo y herramientas y los materiales de construcción mínimos para construir un atajado: Personal El personal mínimo es: •

Organizador

•

Capataz con conocimientos de topografía y construcción de atajados

•

Operador de tractor

•

Ayudante del operador del tractor

•

Albañil

•

Ayudantes de albañil (usuarios)

Herramientas y equipo Las Herramientas y el equipo mínimo son: •

Tractor a oruga (D6H o D7 con escarificador)

•

Volqueta

•

Camioneta

•

Carretilla (60 – 90 litros)

•

Mezcladora (150 litros)

•

Monocompactadora (apisonadora)

•

Jalones de 3 metros (20 piezas)

•

Herramientas menores (huincha, picota, pala, hilo, etc.)

•

Encofrados

Materiales de construcción Materiales de construcción mínimos:

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•

Tubo de hierro galvanizado o PVC

•

Filtro

•

Llave de paso

•

Agua

•

Cemento

•

Arena

•

Grava

•

Piedra manzana

10.6 PROBLEMAS Y RECOMENDACIONES TÉCNICAS . Los atajados necesitan un manejo específico durante la fase de consolidación, por otro lado un mantenimiento indispensable es especial en la época previa a las lluvias, sin embargo, ocurren problemas que van mas allá del mantenimiento o del manejo inicial del atajado. Los problemas más frecuentes que pueden sucitarce en la construcción de atajados, y a la vez ser solucionados son: 10.6.1 Filtraciones. Pocos son los atajados totalmente impermeables, ligeras perdidas por filtraciones son consideradas normales. Por lo general filtraciones aceleradas ocurren en el primer año de funcionamiento y más cuando el atajado se llena por primera vez, a medida que pasa el año estas filtraciones disminuyen. En caso de seguir las filtraciones o incrementarse, se tiene que identificar la causa; lo mas común es que el agua filtre por la base o por los costados de la tubería, en ambos casos se debe vaciar el atajado para solucionar los problemas, antes de causen daños mayores como formar túneles en las base o en los terraplenes.

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Si el agua filtra por los costados del tubo, la compactación en el lugar será insuficiente, en todo caso se tiene que incrementar la cantidad de arcilla alrededor de la tubería para lograr una mejor compactación. 10.6.2 Soluciones. •

Compactación.

Esta solución es la más simple y menos costosa, ya que se puede efectuar con una monocompactadora, un tractor agrícola, una pala o un rebaño de ovejas. Este proceso se optimiza si el material de base cuenta con suficiente arcilla, mayor al 30 %, si esta opción no logra el objetivo de detener las filtraciones, se tiene que recurrir a medida más efectivas que garanticen la impermeabilidad. •

Capa de arcilla.

En suelos con bajo contenido de arcilla, menor al 30 por ciento, es posible solucionar el problema con una capa de arcilla, esta debe ser colocada sobre la base y el talud interior del atajado. Esta capa tiene que ser conformada de la misma forma que los terraplenes. Se coloca una capa de 0.10 m. sobre otra capa húmeda para ser compactada. El grosor de la capa de arcilla para un atajado con un nivel de agua muerto y de diseño total de 2.50 m., es aproximadamente por encima de los 0.30 m. •

Geomembrana.

Para evitar las filtraciones en los terraplenes, se incorpora la geomembrana que es una alternativa excelente para impermeabilizar todo el atajado.

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Ya que el adelanto tecnológico es a todo nivel, también en el diseño de atajados se implementó el uso de este material, obteniéndose buenos resultados, gracias a sus propiedades impermeabilizadoras. El uso de los geosintéticos en la construcción de pequeños reservorios se va incrementando a nivel latinoamericano, por su versatilidad y el bajo costo en relación a un reservorio de hormigón. El uso de las geomembranas en los atajados es más costoso que las anteriores opciones presentadas, pero a favor el rendimiento de las mismas es óptimo, como se dijo antes esta opción es de un costo elevado pero es casi la tercera parte de lo que se gastaría en la construcción de un reservorio de hormigón. Anexo H (11). 10.6.3 Tubificación. Los terraplenes diseñados tienen capacidad para resistir cierta presión ejercida por el agua del atajado. Si esta presión sobrepasa los límites de resistencia del terraplén, tiende a generarse la tubificación previo al colapso del atajado. Esto se da cuando la altura del atajado es mayor a 2.0 m. o cuando la altura del diseño es demasiado elevada con relación al bordo libre. FIGURA 14 TUBIFICACIÓN POR EL TERRAPLÉN

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Para salvar este problema de la tubificación, causado por exceder la altura de diseño, se debe bajar la solera del aliviadero. En el caso de que la altura se encuentre en un rango de 2.0 m. y la altura del bordo libre se redujo gracias al asentamiento del terraplén, debemos incrementar la altura del bordo hasta aproximadamente la mitad de altura de diseño. 10.6.4 Colapso. El colapso se da cuando el nivel del agua sobrepasa la corona del atajado, este se puede prevenir cuando la altura del bordo libre es la indicada. Cuando el atajado está en su primer año de func ión es conveniente que el llenado de agua no sobre pase la mitad de la capacidad del mismo, a fin de evitar el colapso de los terraplenes que aun no están bien compactados. 10.6.5 Sedimentación. La excesiva sedimentación del atajado reduce la vida útil del mismo, y estas se dan por la erosión del área de aporte. Para evitar esta situación es conveniente un control del área de aporte, o la plantación de arbustos, pastos, forestación en general, construcción de muros de contención, colmatadores en las cárcava s, etc. Otra opción para ser aplicada solamente o paralelamente a las anteriores es la construcción de un segundo sedimentador, así asegurando la retención de sedimentos. Y si es el caso de que los sedimentos ingresen directamente por conducción del agua, es necesario implementar un canal de coronamiento, y así se retendrá el sedimento.

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CAPÍTULO XI

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11. GESTIÓN DE ATAJADOS PARA COSECHA DE AGUA. Considerando a los usuarios con sus organizaciones propias como los actores protagónicos en el emprendimiento de iniciativas para aprovechar el agua con fines de riego, se puede describir un atajado como“….el conjunto de elementos físicos, biológicos, socio -económicos y culturales, interrelacionados entre sí, ubicados en un espacio territorial determinado y dispuestos en torno al aprovechamiento del agua……” proveniente de la escorrentía superficial, que es captada y almacenada durante el periodo de lluvias y posteriormente aprovechada para minimizar el riesgo de sequía durante la época de escasez de agua. De acuerdo al PRONAR se entiende por Gestión Campesina de Sistemas de Riego, “……como el conjunto de acuerdos, normas y reglas que los campesinos establecen, para llevar a cabo ciertas actividades para hacer funcionar los sistemas de riego……”. En este sentido se puede describir la Gestión de los Sistemas de Riego – Atajados, como el conjunto de acuerdos asumidos por las familias campesinas para llevar a cabo las actividades necesarias para cosechar el agua de lluvia y poner en funcionamiento los atajados. La concepción participativa del proyecto durante todas las etapas de su implementación Análisis de riesgos, planificación, ejecución, monitoreo y evaluación – ha contribuido a una gradual apropiación e involucramiento de los actores locales (familias campesinas, comunidades y Gobierno Municipal) y al logro de resultados e impactos visibles. La construcción de atajados para cosecha de agua como medida para reducir el riesgo de sequía es producto de un proceso participativo - desde la fase de diagnóstico hasta la ejecución – en el cual las familias campesinas han asumido acuerdos para buscar alternativas de aprovechamiento de agua e incrementar su disponibilidad principalmente para riego.

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11.1 PREPARACIÓN DE LAS CONDICIONES. 11.1.1 Socialización del enfoque de Gestión de Riesgos. Por tratarse de un enfoque nuevo es esencial preparar las condiciones para el desarrollo de un proceso con carácter participativo en todas las etapas. Es esencial conocer la visión y la percepción de la población local para entablar un diálogo e interrelación permanente que permita incorporar el enfoque de Gestión de Riesgo - a nivel comunal y municipal – revalorizando las capacidades locales (estrategias, prácticas locales, etc.) y fortaleciéndolas con alternativas técnicas viables de acuerdo a las condiciones del entorno. Los talleres y viajes de intercambio posibilitan que los actores locales – familias campesinas – se interrelacionen con técnicos, instituciones y municipios para reflexionar sobre la problemática de los desastres naturales (riesgo, amenaza y vulnerabilidad) y plantear alternativas técnicas dirigidas a fortalecer las capacidades locales. Es esencial realizar estas actividades al inicio del proceso, porque cuando se trata de insertar alternativas técnicas nuevas – como los atajados - en contextos donde no existe experiencia de riego, es más ni siquiera existe una considerable disponibilidad de fuentes de agua que tengan alguna forma de aprovechamiento, el intercambio de experiencias puede contribuir a motivar a las familias campesinas. 11.1.2 Selección y capacitación de líderes comunales. Cada comunidad en asamblea comunal elige a sus líderes naturales para que se capaciten en el manejo y aplicación de herramientas participativas de planificación. Posteriormente estos líderes comunales son capacitados en: •

Conceptualización del tema riesgo.

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•

Capacitación en el manejo y aplicación de herramientas para la elaboración del Plan Comunal para la Gestión de Riesgo.

•

Capacitación práctica para la ejecución de los planes comunales.

Los líderes comunales se constituyen en los interlocutores válidos entre el PGRSAP, los Gobiernos Municipales y las comunidades, y son quienes finalmente facilitan y promueven el proceso. 11.2 AUTODIAGNÓSTICO. 11.2.1 Análisis de riesgo participativo. Luego de un proceso de socialización de la temática de Gestión de Riesgo y de un periodo de capacitación de líderes comunales, las comunidades elaboraron sus autodiagnósticos participativos con la ayuda de diferentes herramientas y con la participación de toda la comunidad. Considerando la percepción y el conocimiento local como las bases para el autodiagnóstico, cada comunidad dentro de los límites de su territorio identifica las principales amenazas y establece las áreas expuestas a ellas. Las familias campesinas reconocen también los factores de vulnerabilidad generados por las propias condiciones de la sociedad - sociales, económicas, políticas y culturales - y las características biofísicas del entorno; finalmente determinan subjetivamente el grado de riesgo y exposición frente a las principales amenazas. La sequía es percibida por la población como el principal riesgo que tiene incidencia directa sobre la producción agrícola y pecuaria de la región. Al respecto podemos definir a la sequía como una reducción temporal considerable del agua y la humedad disponibles, por debajo de la cantidad normal o esperada para un periodo dado. Las condiciones de clima y suelo que se presentan en la región del norte Potosí, se caracterizan por una distribución irregular de la precipitación durante el ciclo agrícola y una

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baja capacidad de infiltración del suelo, constituyéndose en los principales factores que inciden negativamente sobre el desarrollo de los principales cultivos. Pese a que las comunidades asentadas en la región han desarrollado medidas para contrarrestar los impactos negativos de la sequía a través de iniciativas locales destinadas al aprovechamiento de agua proveniente de diferentes fuentes y otras estrategias locales, el ritmo acelerado de deterioro de los recursos naturales, ha creado las condiciones para un incremento de la vulnerabilidad de la población ante fenómenos naturales como la sequía. Esta situación se agudiza por la limitada disponibilidad de fuentes de agua (ríos, quebradas y vertientes), además gran parte de las existentes ya están siendo aprovechadas por usuarios que tienen acceso a agua de riego a través de sistemas de microriego rústicos y mejorados. Como se puede apreciar en la figura # 15, que representa la relación entre el ciclo agrícola y la distribución de la precipitación, las lluvias se concentra en tan solo 3 meses, estas lluvias se caracterizan por su elevada intensidad en periodos cortos de tiempo, sumada a la baja capacidad de infiltración del suelo y las pendientes pronunciadas se genera gran cantidad de escorrentía superficial que a su paso ocasiona la erosión de los suelos, hasta finalmente confluir en los ríos y quebradas.

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FIGURA 15 ANÁLISIS DEL RIESGO DE SEQUÍA Lluvias torrenciales

350,00 300,00 250,00 200,00 150,00 100,00 50,00 0,00

Incremento de la escorrentía superficial Antes

Erosión Deslizamientos

Junio

Abril

Mayo

Marzo

Enero

Febrero

Diciembre

Octubre

Noviembre

Septiembre

Julio

Ahora

Agosto

(mm)

Distribución de la precipitación promedio mensual en un ciclo agrícola

Pérdida y degradación de suelos agrícolas

Meses (Calendario Agrícola)

Con la implementación de atajados es posible reducir el riesgo de sequía

Reducción Del Potencial Productivo

Déficit Hídrico

Siembra

No déficit

Déficit Hídrico

• Baja productividad • Pérdida de cosechas por efecto de sequías • Pérdida de cosechas por presencia de

Cosecha

Fuente: PGRSAP Como se puede apreciar en el gráfico anterior los periodos de sequía que se presentan durante el ciclo agrícola de los cultivos ocasionan daños y pérdidas considerables, principalmente en las primeras etapas de desarrollo y de maduración. 11.2.2 Definición de medidas para reducir el riesgo de sequía. El análisis de riesgo es considerado como el principal instrumento técnico, sobre cuyos resultados se definen las diferentes medidas de prevención y/o mitigación de desastres. Como parte de este proceso participativo, las familias campesinas identifican y priorizan las alternativas técnicas para minimizar el riesgo de sequía, posteriormente estas demandas serán incorporadas en su respectivo Plan Comunal.

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Las alternativas técnicas priorizadas deben estar orientadas a reducir el riesgo de sequía en la producción agrícola, incrementando la disponibilidad de agua de riego para cubrir el déficit hídrico que se genera por las condiciones del régimen pluviométrico durante el ciclo agrícola. Los atajados se constituyen en la alternativa técnica más adecuada frente a las condiciones existentes en la región, la captación y almacenamiento de la escorrentía superficial que se genera por las precipitaciones en el corto periodo de lluvias permite el aprovechamiento del agua durante el periodo de mayor escasez, como riego complementario y inclusive suplementario. 11.3 PLANIFICACIÓN PARTICIPATIVA. 11.3.1 Planificación comunal. La comunidad es la unidad de planificación básica, y su principal instrumento es el Plan Comunal que se constituye en el espacio de reflexión, concertación y planificación para la ejecución de las diferentes medidas de reducción de riesgos, priorizadas y adecuadas al contexto y realidad de cada comunidad. Los planes comunales revalorizan las capacidades locales (estrategias, prácticas locales, etc.) y las fortalecen con alternativas técnicas viables. La planificación se realiza de acuerdo a los usos y costumbres; en lo posible priorizando el empleo y la movilización de los recursos locales disponibles. A partir del análisis de riesgo desde la percepción local, en asamblea comunal con el apoyo del facilitador comunal capacitado cada comunidad elabora su plan comunal que en síntesis contiene la siguiente información: •

Planificación de actividades y medidas para la reducción de riesgos

•

Ubicación de medidas para la reducción de riesgos (mapa futuro).

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•

Cuantificación de medidas para la prevención/mitigación de riesgos de desastres.

•

Priorización de las acciones.

11.3.1.1 Identificación de alternativas. A partir del proceso de autorreflexión y como resultado del diagnóstico comunal cada comunidad identifica todas las posibles alternativas para reducir los diferentes riesgos. Las alternativas técnicas demandadas por las familias campesinas en el Plan Comunal son legítimas, adecuadas a la realidad y el contexto de la comunidad, por lo tanto la ejecución de las medidas priorizadas en los planes esta respaldada por los propios acuerdos comunales. Todas las posibles alternativas técnicas y demandas de las familias campesinas son incluidas en el Plan Comunal, considerando la concepción participativa del proceso y los acuerdos concertados por la comunidad. 11.3.1.2 Priorización conjunta. Posteriormente en recorridos de campo realizados con la participación de dirigentes de la comunidad, familias campesinas y técnicos se consideran y analizan todas las propuestas identificadas en el Plan Comunal. En esta etapa se consideran todas las demandas incluidas en el Plan Comunal y se priorizan considerando criterios técnicos básicos – área disponible para el emplazamiento del atajado, topografía, pendiente, características del suelo, área de aporte, fuentes de agua adicionales y análisis de riesgo - para emplazar un atajado y posteriormente proseguir con su diseño. Se priorizan solamente lo s atajados que cumplan con estos criterios técnicos básicos y se describen las limitantes de orden técnico, presupuestario y social a las familias campesinas que incluyeron demandas que no fueron priorizadas.

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Otros criterios importantes a considerar para viabilizar la construcción de atajados tienen relación con el análisis de riesgo: •

La ubicación del área de emplazamiento del atajado no debe exponer vidas humanas, viviendas u otro tipo de infraestructura aledaña, a riesgo alguno ante la posibilidad de un colapso por mal manejo.

•

Se debe priorizar la construcción de atajados considerando el grado de vulnerabilidad y riesgo de las familias expuestas a la sequía, dando prioridad a las familias más vulnerables.

11.3.1.3 Ubicación del área de emplazamiento y de aporte. Posteriormente técnicos y futuros usuarios del atajado, deben precisar la ubicación del área destinada al emplazamiento del atajado en la superficie disponible, considerando los criterios técnicos (topografía, pendiente, características del suelo y área de aporte) mencionados en el capítulo de diseño. La ubicación del atajado es fundamental para su funcionamiento, su ubicación estratégica permitirá mejorar la eficiencia de captación de agua en el área de aporte y optimizar el aprovechamiento del agua en el área bajo riego. El futuro usuario deberá disponer de la superficie suficiente para emplazar el atajado, esta área esta definida en base a la capacidad del atajado y condicionada por su disponibilidad. Cuando el embalse de agua en el atajado depende exclusivamente de la captación del agua de escorrentía, la superficie del área de aporte (microcuenca) requerida debe ser considerable, técnicamente está determinada por parámetros como la precipitación y el coeficiente de escorrentía. El área requerid a

puede corresponder a un pequeña microcuenca que aporta el agua

proveniente del escurrimiento superficial para su captación y posterior embalse en el atajado.

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Existen también otras alternativas para captar agua - vertientes, quebradas, ríos y cunetas de caminos - que pueden servir como fuentes adicionales, con caudales constantes en relación al agua proveniente de las lluvias. 11.4 DERECHO DE TIERRA Y AGUA. 11.4.1 Área de emplazamiento y de aporte – Derecho propietario. Una situación de cambio que se gene ra a partir de la construcción de cualquier infraestructura de riego origina la adquisición de nuevos derechos sobre la infraestructura y el agua, estos derechos deben ser establecidos claramente. Generalmente la fuente de agua para el embalse proviene de la escorrentía superficial, es decir, depende exclusivamente de las precipitaciones pluviales que se puedan captar en el área de aporte. En atajados de carácter familiar los derechos de propiedad sobre la tierra destinada al emplazamiento y área de aporte están claramente establecidos. En atajados multifamiliares se establecen acuerdos para que los propietarios y a la vez usuarios del atajado dispongan en calidad de usufructo la superficie de terreno necesaria para el emplazamiento de la infraestructura y el área de aporte. Los usufructuarios a partir de los jornales aportados en la construcción del atajado adquieren los derechos sobre el agua de riego. 11.4.2 Derechos al agua. Los derechos de propiedad sobre la infraestructura son adquiridos durante el proceso de construcción del atajado y expresados en derechos al agua. Si hay claridad sobre los derechos de agua y tierra, los usuarios asumirán la responsabilidad sobre la gestión del sistema, garantizando de esta manera su sostenibilidad.

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En atajados multifamiliares los derechos de propiedad adquiridos a partir de la cantidad de jornales aportados por los beneficiarios en la construcción de la infraestructura, se expresan en derechos al agua. En el contexto del norte Potosí, generalmente la fuente de agua para el embalse depende exclusivamente de las precipitaciones pluviales que se puedan captar en el área de aporte, pero no es la única fuente de agua disponible, también es posible aprovechar el agua de otras fuentes como ríos, quebradas y vertientes; si este fuera el caso, los usuarios del atajado deben establecer colectivamente y con claridad los acuerdos y derechos en torno al aprovechamiento de la fuente de agua para riego. 11.5 DISEÑO DEL ATAJADO. Luego de analizar y priorizar conjuntamente las demandas incorporadas en el Plan Comunal se prosigue con la etapa de diseño del atajado. La priorización de alternativas técnicas – construcción de atajados para cosecha de agua - se realiza en base a los resultados del autodiagnóstico comunal y la consideración de criterios técnicos básicos como: características topográficas, pendiente y características del suelo. 11.6 EJECUCIÓN. La disponibilidad de mano de obra local queda principalmente determinada por los calendarios agrícolas establecidos en cada región. Es esencial considerar este aspecto al momento de iniciar la ejecución de los trabajos de construcción del atajado ya que el aporte de mano de obra local es considerable y la programación de trabajos se debe adecuar al calendario de la familia y la comunidad. La contraparte local esta representada principalmente por la mano de obra familiar, expresada en jornales que los futuros usuarios prestan en calidad de mano de obra no calificada en el proceso de construcción del atajado.

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Los beneficiarios participan en las diferentes etapas del proceso constructivo como: nivelado y emparejado (afinado) de la base y los taludes interiores y exteriores, obras civiles complementarias y obras de protección. El aporte de mano de obra no calificada representa la contraparte local y debe ser cuantificada a objeto de establecer las contrapartes de los futuros usuarios, del Gobierno Municipal y de la propia institución. 11.6.1 Participación del usuario en el proceso constructivo. 11.6.1.1 Nivelación y conformado. Después de la excavación realizada por el equipo pesado el aporte del usuario es necesario para realizar el compactado complementario de los taludes conformados interior, exterior, coronamiento y fondo del embalse. 11.6.1.2 Canales de aducción/captación. La excavación de los canales en tierra destinados a la aducción del agua al atajado es realizada por el futuro usuario. Las orientaciones técnicas para esta actividad se relacionan con las dimensiones del canal y la pendiente del mismo. 11.6.1.3 Obras de protección. •

Estabilización de los taludes exteriores (cinturones de piedra).

Los terraplenes que conforman el atajado son susceptibles a la erosión, debido principalmente a las intensas precipitaciones, por esta razón es conveniente realizar trabajos complementarios para proteger el talud exterior del atajado, principalmente con el uso de materiales locales disponibles (piedra, grama, etc.). Todos los trabajos de protección son realizados por los futuros usuarios, de ellos depende la consolidación del atajado.

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En la región las precipitaciones pluviales se caracterizan por su intensidad y corta duración, este aspecto favorece a la generación de un mayor volumen de escorrentía y consiguientemente a la captación y embalse del agua, sin embargo genera también erosión y deslizamiento en los taludes exteriores del atajado. Los beneficiarios deben ejecutar obras de protección con materiales locales para estabilizar el talud exterior del atajado. Los cinturones de piedra construidos en el talud exterior – desde el pie de talud hacia arriba - permiten reducir el riesgo de erosión y deslizamiento y al mismo tiempo consolidar el atajado en su conjunto. •

Solado de corona de los taludes.

La soladura de piedra cumple la función de proteger la corona de los taludes, y minimizar de esta manera la erosión que pueden ocasionar las precipitaciones intensas que se presentan en la época de lluvias. El aporte de mano de obra del beneficiario en esta actividad es necesario. •

Cerco perimetral.

El cerco perimetral cumple la función de proteger el reservorio. El beneficiario participa en la ejecución de esta medida de protección del lugar de emplazamiento del atajado. Estas medidas de seguridad evitan cualquier posibilidad de ingreso de ganado mayor y menor e inclusive de personas, principalmente niños. 11.6.1.4 Obras civiles complementarias. •

Sedimentador.

Debido a la importante función que cumple esta obra, además del sedimentador construido según las especificaciones técnicas de diseño, el beneficiario complementa este trabajo con sedimentadores adicionales excavados en suelo natural, a objeto de reducir y retener mucho

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más efectivamente las partículas de suelo y evitar el exceso de sedimentos en el fondo del reservorio. •

Canal de ingreso.

La participación de los beneficiarios en la ejecución de las obras civiles complementarias, se traduce en mano de obra no calificada. La participación del futuro usuario varía en función de la necesidad de mano de obra no calificada requerida para cada una de las obras civiles complementarias. El aporte del futuro usuario en esta actividad consiste principalmente en la excavación necesaria, de acuerdo a la sección definida para la construcción del canal de ingreso, desde la salida del sedimentador hasta la base del reservorio. •

Canal vertedor de excedencias.

Esta obra es de suma importancia para reducir el riesgo y evitar cualquier posibilidad de colapso del reservorio a causa del posible desborde del agua excedente por el coronamiento del terraplén. El usuario participa también en la ejecución de estos trabajos aportando los jornales correspondientes en calidad de mano de obra no calificada. •

Sistema de desfogue .

El beneficiario participa en la construcción de esta obra complementaria, excavando la zanja para el tendido de la tubería que servirá para evacuar el agua almacenada sin provocar erosión. Después del tendido de la tubería y la conformación del terraplén, se instala el filtro en el extremo interior del tubo.

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•

Disipador de energías (abrevadero).

El beneficiario también participa en la construcción de este pequeño estanque que cumple la función de disipar la energía de salida del sistema de desfogue, además de tener varios usos (lavadero de ropa, aseo personal y abrevadero para los animales). 11.7 MANEJO DEL ATAJADO. El atajado es un sistema de riego muy simple, en tal sentido la operación del mismo se simplifica y se reduce a las siguientes actividades: •

Consolidación del atajado

•

Cosecha de agua

•

Distribución del agua almacenada

•

Mantenimiento del atajado

Las actividades para la operación de la infraestructura y la distribución del agua de riego son básicas pero imprescindibles para un buen funcionamiento. Razón por la cual el término de “manejo del atajado” se adecua mejor al referirnos a este reservorio artificial construido para mitigar el riesgo de sequía. 11.7.1 Consolidación. Una vez concluido el proceso constructivo el usuario debe embalsar gradualmente el agua en el atajado para facilitar el asentamiento progresivo de los terraplenes que no tienen un grado de compactación adecuado, donde el agua favorece a este proceso de compactación y consolidación del atajado. En este proceso de embalse gradual, durante el primer año es aconsejable que el usuario no sobrepase la mitad de la capacidad del atajado por lo señalado anteriormente.

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Los taludes interiores y exteriores requieren también trabajos adicionales para alcanzar un suficiente grado de compactación y evitar así la inestabilidad de los mismos, es aconsejable realizar este trabajo después de las primeras lluvias, preferentemente cuando el suelo está próximo a su humedad óptima. Este trabajo se realiza con equipo mecánico cuando se dispone de este (Vibrocompactador, saltarín) o manualmente con un mazo de madera. El manejo del atajado durante la fase de consolidación es fundamental para garantizar su vida útil, ya que los terraplenes de esta infraestructura durante los dos primeros años son susceptibles a efectos de tubificación y posible colapso posterior. 11.7.2 Cosecha de agua. La fuente de agua para el embalse proviene exclusivamente de la escorrentía superficial que se puede captar en el área de aporte, por lo tanto la cosecha de agua en la época de lluvias es la actividad más importante del manejo del atajado, ya que de esta actividad depende la provisión de agua y su posterior aprovechamiento para riego. Durante la época de lluvias el agua que escurre sobre el área de aporte es cosechada por los usuarios a través de los canales de aducción/captación que cumplen también la función de conducir el agua hasta el atajado. La precipitación es un factor determinante ya que no solo es importante la cantidad, si no también la intensidad; una lluvia breve pero intensa genera mayor volumen de escorrentía que una lluvia larga pero tenue en proporciones del mismo volumen. El trazo de los canales de captación/aducció n debe ser el más apropiado para optimizar el aprovechamiento de toda el agua que escurre por el área de aporte. El usuario debe considerar este aspecto además de la pendiente y la sección del canal al momento de su construcción.

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11.7.3 Distribución del agua almacenada. La disponibilidad de agua para riego depende exclusivamente del agua cosechada durante la época lluviosa, el llenado del atajado está en función al comportamiento del régimen pluviométrico anual. Normalmente el periodo de lluvias se concentra en los meses de enero, febrero y marzo, las precipitaciones que se presentan en estos meses se caracterizan por su intensidad y corta duración, favoreciendo a la generación de un mayor volumen de escorrentía y al progresivo embalse de agua hasta alcanzar la capacidad máxima del atajado; en años lluviosos es posible embalsar agua en el atajado hasta dos veces. Después del periodo de lluvias y de embalsar el agua en el atajado hasta su capacidad máxima, el usuario dispone del agua necesaria para los dife rentes usos. En atajados familiares la modalidad de distribución es a demanda, ya que la familia usa el agua de acuerdo al requerimiento de los cultivos para cubrir su déficit hídrico, como riego complementario durante la época de lluvias y como riego suplementario en el periodo de estiaje. En atajados multifamiliares generalmente la modalidad de entrega del agua definida por los usuarios, es por turno vinculada a una misma superficie de cultivo establecida por los mismos. Esta modalidad de distribución es la más adecuada ya que el caudal es variable y se va reduciendo a medida que la altura de carga del embalse también disminuye. También es posible distribuir el agua por volumen, siempre y cuando se cuente con un implemento (lignómetro) que permita medir co n precisión el volumen de agua embalsado en el atajado y de esta manera distribuirla equitativamente entre los usuarios del atajado. En algunos casos el atajado cuenta con una fuente de agua adicional proveniente de una vertiente, quebrada o río, posibilitando la recarga del atajado más de una vez, dependiendo del caudal disponible y de las características de la fuente (permanente o temporal). En esta situación la modalidad de entrega de agua está en función de la disponibilidad de agua en el

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atajado y la demanda de los cultivos; en el periodo de lluvias la entrega de agua es a requerimiento del usuario y en la época de estiaje es por turno y tiempo fijo, o por turno vinculado a la superficie sembrada. 11.8 M ANTENIMIENTO DEL ATAJADO. A partir de la construcción del atajado como medida de mitigación del riesgo de sequía, los usuarios establecen acuerdos para realizar el mantenimiento preventivo de la infraestructura construida. El mantenimiento de los atajados es fundamental para garantizar su vida útil, ya que los terraplenes de esta infraestructura son susceptibles a daños que podrían generar condiciones de inestabilidad e inclusive riesgo de colapso. El mantenimiento preventivo se realiza principalmente durante los meses previos a la época de lluvias, siend o indispensable acondicionar la infraestructura para cosechar y embalsar el agua de lluvia. 11.8.1 Mantenimiento de los canales de captación/aducción para cosecha de agua. El mantenimiento de los canales de captación/aducción dentro del área de aporte es fundamental, ya que la cosecha de agua y su posterior embalse, depende del estado y las condiciones de los estos canales (pendiente, sección y trazado) antes de la época de lluvias. El mantenimiento de los canales de captación/aducción se realiza antes del inicio de la época de lluvias. Las actividades de limpieza y acondicionamiento de los canales se realizan colectivamente a nivel familiar o entre todos los usuarios del atajado.

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11.8.2 Mantenimiento de las obras de protección. Al igual que cualquier obra de conservación de suelos los cinturones de piedra construidos para estabilizar el talud exterior del atajado, sufren daños durante el periodo de lluvias, el mantenimiento de esta obra de protección se realiza generalmente después de este periodo. El atajado en su conjunto debe estar en condiciones óptimas antes de recibir agua del siguiente periodo de lluvias. El mantenimiento de la soladura de piedra que protege la corona de los taludes es también importante para reparar los daños ocasionados anualmente por las precipitaciones torrenciales. Considerando que durante los primeros años se presentan asentamientos en el terraplén, se debe tener el cuidado de nivelar la corona de los taludes garantizando la existencia del bordo libre y asegurando también el funcionamiento del vertedor de excedencias. El cerco de protección requiere también de mantenimiento, para garantizar su funcionalidad, el tesado del alambre de púa es una de las actividades que debe realizarse periódicamente. 11.8.3 Mantenimiento de las obras civiles complementarias . El agua de escorrentía arrastra una considerable cantidad de sedimento que es retenido en el sedimentador, para garantizar su buen funcionamiento el usuario debe realizar la limpieza correspondiente antes de la época de lluvias y cada vez que se requiera, evitando que esta obra se pueda colmatar. Esta actividad es muy importante porque en caso de que el sedimentador llegara a colmatarse todo el sedimento que arrastra el agua se depositaría en el atajado. Las demás obras civiles complementarias requieren también de mantenimiento, las formas de aporte y la programación de las actividades de mantenimiento son definidas por los usuarios del atajado.

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11.9 USO DEL AGUA. El agua almacenada en los atajados tiene múltiples usos, pero principalmente es aprovechada con fines de riego. Eventualmente se usa para consumo doméstico y pecuario. Dependiendo del régimen hidrológico, las necesidades de los cultivos y las prioridades del beneficiario, el agua almacenada se puede utilizar en época de estiaje y en época de lluvias. 11.9.1 Riego complementario. La agricultura campesina en la región del norte Potosí se caracteriza por presentar dos periodos de siembra claramente definidos. El primero corresponde a la siembra grande y se inicia generalme nte en el mes de noviembre, por consiguiente las etapas de desarrollo y maduración de los cultivos coinciden con el periodo de lluvias. En este periodo la agricultura campesina que se practica se denomina “agricultura a secano”, aunque generalmente los cultivos requieren de la aplicación de agua adicional a las precipitaciones pluviales para completar su desarrollo. Estas aplicaciones adicionales se conocen como “riego complementario”, y tienen la función de cubrir el déficit hídrico que se genera en los cultivos durante los periodos de escasez de agua de lluvia en la época húmeda. Durante la época de lluvias el agua almacenada es usada para riego complementario con el fin de mitigar el riesgo de sequía y asegurar la producción agrícola. Sin embargo la disponibilidad de agua para riego complementario está limitada por la capacidad del atajado y por consiguiente la superficie bajo riego también. En caso de que el usuario disponga de una fuente de agua adicional (vertiente, quebrada o río) que pueda permitir la recarga del atajado por más de una vez, el incremento de la superficie bajo riego complementario puede ser considerable.

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11.9.2 Riego suplementario. El segundo periodo de siembra corresponde a la época de estiaje, los cultivos y la producción agrícola dependen fundamentalmente del “riego suplementario”, por cuanto en esta época no se tiene ningún aporte de agua por efecto de las lluvias. En este segundo periodo las siembras se denominan “siembras tempranas”, se inician generalmente a partir del mes de julio – agosto, el desarrollo de los cultivos se encuentra fuera del periodo de lluvias. El uso de agua para riego suplementario durante la época de estiaje, depende del aprovechamiento de la capacidad total del atajado, el volumen de agua embalsado puede garantizar un segundo cultivo durante la época seca. Una fuente de agua adicional puede permitir la recarga del atajado por más de una vez, incrementando la superficie bajo riego. 11.9.3 Uso pecuario. El requerimiento de agua para consumo pecuario es esencial para garantizar condiciones alimentarias adecuadas y facilitar el proceso de asimilación del forraje ingerido, en consecuencia la sobrevivencia del ganado depende de la disponibilidad del líquido elemento. La escasa disponibilidad de fuentes de agua y los periodos de sequía que se presentan en el periodo estacional ponen en riesgo tanto al ganado mayor como menor. El agua almacenada en el atajado puede ser destinada para uso pecuario, garantizando la provisión de agua para el ganado durante los periodos de escasez. 11.9.4 Uso doméstico. El requerimiento doméstico depende mucho de la zona, del tipo de uso (cocina, lavandería, higiene, etc.) y del tipo de fuente de agua.

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11.10 MANEJO DEL ÁREA DE APORTE. En la región del norte Potosí la erosión del suelo es percibida por las comunidades como uno de los riesgos que tienen incidencia directa sobre sus bases productivas. El manejo y conservación de suelos es una alternativa para reducir el riesgo de erosión y recuperar el potencial productivo de los mismos; de igual manera el área de aporte de un atajado es susceptible a la erosión y por tanto requiere también de ciertas medidas de conservación de suelos para su manejo. Durante la época de lluvias el agua que escurre sobre el área de aporte es cosechada por los usuarios a través de los canales de aducción/captación y conducida hasta el atajado, el agua a lo largo de todo el trayecto del canal arrastra consigo una considerable cantidad de sedimento, que es retenido por el sedimentador evitando que este ingrese al atajado colmatando el mismo. El sedimentador no puede retener totalmente las partículas en suspensión que arrastre el agua de escorrentía, por lo cual es necesario realizar el manejo del área de aporte para reducir la erosión del suelo y el sedimento arrastrado. El excesivo sedimento que se genera en el área de aporte además de incrementar los trabajos de mantenimiento – limpieza del sedimentador –, puede inclusive ocasionar la sedimentación del interior del atajado. El manejo del área de aporte es esencial para controlar la erosión del suelo y garantizar la vida útil del atajado. Las prácticas de manejo deben estar orientadas a lograr 3 objetivos fundamentales: •

Reducir la velocidad del agua

•

Incrementar la infiltración del agua de escorrentía

•

Reducir el arrastre de suelo (sedimento)

A través de las diferentes medidas de conservación de suelos se logra disminuir la velocidad del flujo superficial del agua, al mismo tiempo que se incrementa la infiltración en el suelo. En consecuencia puede ser que haya menor disponibilidad de agua para el atajado, para realizar el

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manejo del área de aporte se debe considerar el equilibrio entre el volumen de agua requerido para el atajado y el volumen de agua que se infiltra en el área de aporte. Las alternativas técnicas para el manejo del área de aporte son numerosas y dependiendo de las condiciones de topografía, suelo y pendiente pueden ser implementadas por los usuarios: -

Protección (cercado) del área de aporte a fin de evitar el sobre pastoreo

-

Forestación

-

Reforestación

-

Siembra de pastos

-

Construcción de diques para el control de cárcavas

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CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

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CONCLUSIONES. Una vez finalizado este trabajo y cumpliendo con los objetivos que se plantearon inicialmente, se acepta la hipótesis formulada en el presente trabajo de investigación. En tal sentido se puede afirmar que la optimización en el cálculo del diseño de atajados, posibilita la adecuación de esta tecnología en zonas de topografía accidentada. Después de haber recogido y procesado información de campo, se puede verificar que la aplicación del método de diseño de atajados para zonas de topografía accidentada y agreste posibilita la optimización de recursos económicos y constructivos. El cálculo de la pendiente representativa, como parte esencial del método presentado en este trabajo, en terrenos de superficie accidentada permite precisar los volúmenes de excavación y evitar errores generados con el uso de instrumentos que miden pendientes directas sin contemplar las ondulaciones del terreno, estos errores inciden significativamente en los costos de construcción. Por tanto en el Anexo G se presenta un ejemplo corto – caso real – en el cual se puede verificar lo indicado anteriormente. El método planteado permite controlar efectivamente el rendimiento del equipo pesado en la excavación del atajado a raíz de la precisión en el cálculo de los movimientos de tierra en zonas con las características ya mencionadas. A partir de la adecuación de esta tecnología en zonas de topografía accidentada se puede asumir que la construcción de atajados se constituye en una alternativa técnica viable para mitigar el riesgo de sequía y fortalecer las capacidades locales en el contexto del norte de Potosí. El involucramiento de los actores locales en todo el proceso (Autodiagnóstico, planificación, ejecución y manejo) posibilita la apropiación de la tecnología y el aprovechamiento óptimo del agua cosechada en el atajado.

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RECOMENDACIONES. A partir de los resultados de este trabajo se recomienda la utilización de este método para precisar los cálculos de movimientos de tierra y optimizar los recursos constructivos y económicos en la construcción de atajados. Con relación a la ubicación del área de emplazamiento se recomienda considerar los criterios técnicos básicos y fundamentalmente analizar el tipo de suelo del área seleccionada (textura y composición). El atajado es una infraestructura que requiere de un manejo adecuado en la fase de consolidación ya que los terraplenes de esta infraestructura durante los dos primeros años son susceptibles a efectos de tubificación y posible colapso posterior. Este trabajo presenta varias herramientas como el balance hídrico, análisis de beneficio/costo, etc. y es aconsejable que para la utilización de las mismas se adapten los parámetros y coeficientes según la región en la cual se pretenda trabajar.

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BIBLIOGRAFÍA

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