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8/13/2019 Trabajo Salinizacion Del Suelo
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Ao de la integracin nacional y el reconocimiento de nuestra diversidadUNIVERSID D N CION L S N LUIS GONZ G DE
IC
Drenaje Agrcola Mtodos Y SalinidadDe Los Suelos
INTEGRANTES: RAMIREZ AGUILAR, Wilber. POMA HUAMAN, Jess Wilfredo.
HUARIPAUCAR RUIZ, Baldomero.
CURSO:RECURSOS HIDRAULICOS
DOCENTE:Ing. RAMOS LEGUA, Miguel.
CICLO: IX
SECCIN: B
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ICA PERU2 12
DEDICATORIA
A mis Padres, quienes con su
infinito amor y ternura, me
alientan a seguir hacia
adelante, y no desmayar con
los obstculos del sendero de
la vida. GRACIAS de todo
CORAZON
El estudiante
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INTRODUCCION
Uno de los sistemas ms perfectos diseados en el Per, es el sistema de
drenaje diseado por los Incas.
El ingeniero Wright seal que los ingenieros civiles Inca disearon MachuPicchu para la longevidad. Esto inclua un sistema de drenajes que podratrabajar bajo cualquier lluvia que pueda ocurrir. La habilidad y la previsin delos ingenieros Inca hicieron del sitio la obra maestra que es.
Los cientos de andenes que estabilizan las empinadas laderas de MachuPicchu fueron construidas con gran cuidado que los Wrights llaman filtrosinversos. Estos filtros son permeables y manejan eficientemente la
percolacin de agua.EL agua que no se percola hacia abajo en los filtros se escurre a travs de loselaborados drenajes que van por la superficie hacia el drenaje principal(popularmente conocido como El foso seco).
Un ejemplo que a Ken Wright le gusta sealar es la salida de drenaje bajo elCamino Inca, que no est lejos del cuartel militar.La alcantarilla est en perfectas condiciones despus de 500 aos deoperacin.
Los ingenieros modernos pueden aprender mucho de los antiguos ingenieros
civiles Inca.
Este ejemplo es el ms resaltante pero en la actualidad como consecuencia delmal manejo del agua de riego, sistemas de drenaje agrcola superficial y/osubterrneo inadecuados o por la inexistencia de estos, ms del 40 % del reatotal cultivada de los valles costeros de nuestro pas estn afectados condiferentes grados de problemas de drenaje y salinizacin, problema quetambin se evidencia en muchas zonas de las partes bajas de la sierra,
originando la degradacin y prdidas del potencial as como de reasproductivas, afectando directamente el desarrollo de la agricultura intensiva,con consecuencias graves en la economa local, regional y nacional.En el presente trabajo trataremos todo lo relacionado al tema de DRENAJEAGRICOLA, teniendo como fin que nuestros compaeros puedan entender suimportancia y la necesidad que tiene nuestro pas de su correcta aplicacin enla agricultura
LOS ESTUDIANTES
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DRENAJE AGRICOLA
1. DEF INICIN:El drenaje agrcola es el conjunto de obras que es necesario
construir en una parcela cuando existen excesos de agua sobre susuperficie o dentro del perfil del suelo, con el objeto de desalojar dichos
excedentes en un tiempo adecuado, para asegurar un contenido de
humedad apropiado para las races de las plantas y conseguir as su
ptimo Desarrollo.
2. CAUSAS: Engeneral, las causas de los problemas de drenaje son de dos
tipos, por su origen (natural o artificial) y por su tipo de actividad (activa o
pasiva). Las causas calificadas como naturales son ms frecuentes en las
zonas hmedas, mientras que las artificiales ocurren ms frecuentemente
en las zonas ridas de riego. Las causas activas estn relacionadas con
aportaciones abundantes de agua, ya sean naturales (lluvias intensas,
desbordamientos, inundaciones, etc.) o artificiales (riegos). Las pasivas son
cuando existen impedimentos generalmente naturales para desalojar
dichos excesos de agua, ya sean topogrficos, suelos poco permeables,
restricciones del perfil del suelo, etc., aunque tambin pueden ser
artificiales, como obstrucciones de diferente tipo, red de drenaje
inadecuada, etc.
3. EFECTOS: Los problemas de drenaje se presentan cuando las
inundaciones superficiales asfixian a los cultivos, debido a que el aire es
reemplazado por el agua. Esto evita toda posibilidad de provisin de
oxgeno y afecta tambin a la actividad biolgica y al mismo suelo. Adems,
internamente reduce el volumen de suelo disponible para las races,
afectando la aireacin y el desarrollo radicular, por lo que se disminuye la
capacidad de absorcin de agua y nutrientes de la mayora de las plantas.
Inform acin necesaria a con siderar para ident i f icar los pro blemas
de d renaje:
Los datos que en general hay que tomar en cuenta son:
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Origen del agua y cantidad
Problemtica ocasionada
Volmenes de agua a desalojar
Tipo y permeabilidad del suelo
Pendiente del suelo
Estabilidad estructural de los diferentes horizontes del perfil del
suelo
Tipo de agricultura a realizar
Objet iv os estratgic os de lo s s istemas d e dren aje (en zonas
hmedas y ridas).
Contribuir a conservar y aumentar la productividad agrcola minimizando
los impactos negativos, tanto de excesos de agua y de sales como los
ambientales.
4. BENEFICIOS Y DESVENTAJAS DEL DRENAJE AGRCOLA.
Benef ic ios. Los principales beneficios que se obtienen en suelos bien
drenados son:
Evitar los impactos ambientales negativos.
Minimizar los efectos negativos en la productividad de las parcelas.
Incrementar la cantidad de oxgeno, favoreciendo el intercambio
gaseoso. Evitar el desarrollo de enfermedades fungosas.
Permitir un mejor y ms profundo desarrollo radicular de las plantas,
aumentando la disponibilidad y el aprovechamiento de agua y de
nutrimentos, lo que a su vez las hace ms resistentes a la sequa eincrementa su rendimiento.
Facilitar el acceso a las parcelas y la movilizacin de maquinaria e
implementos para realizar las labores culturales, colectar la cosecha,
manejar el suelo y los cultivos, etc.
Favorecer las condiciones trmicas del suelo y se puede calentar
ms rpido en primavera permitiendo la siembra temprana, ya que un
suelo pobremente drenado requiere 5 veces ms de calor para elevar1 C su temperatura que un suelo seco.
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Disminuir las prdidas de nitrgeno del suelo ocasionadas por la
desnitirificacin.
Propiciar una mayor actividad biolgica, que favorece la formacin de
una mejor estructura del suelo y una mayor fertilidad.
Desventajas. Las principales desventajas del drenaje agrcola son:
Altos costos de inversin, debido a que se requiere de cierto tipo de
obras (movimiento de tierras, surcos y zanjas, drenes topo, drenes
subterrneos, colectores, etc.),
Existe mayor posibilidad de que se tenga erosin hdrica,
En aos secos aumenta el dficit hdrico, por lo que los cultivos
reducen sus rendimientos.
Los drenes abiertos ocupan un rea que podra aprovecharse para
los cultivos.
Los taludes de los drenes y zanjas abiertas son susceptibles a la
erosin, por lo que requieren obras de proteccin que son costosas.
Adems, su mantenimiento debe ser estricto para evitar la invasin
de malezas o el exceso de sedimentos que les restan capacidad de
evacuacin.
El drenaje subterrneo contribuye a la prdida o 4 reduccin de
nutrientes del suelo.
Cuando existen terrenos de propiedad particular dentro de la zona de
riego, los drenes deben respetar al mximo posible los linderos de
dichas propiedades, lo que limita al sistema. Caractersticas de los
dos tipos de drenaje agrcola.
Las caractersticas principales de los dos sistemas de drenaje,superficial y subterrneo, se presentan a continuacin.
5. SISTEMA DE DRENAJE SUPERFICIAL:
Son obras o acciones que se realizan sobre la superficie del terreno, para
propiciar el escurrimiento por gravedad de los excesos de agua a
velocidades no erosivas y que tampoco cause problemas de sedimentacin,
as como para interceptar y desviar el agua que se dirige hacia la parceladesde terrenos colindantes ms altos.
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Lo que se presentan para que ocurra este tipo de problemas, son:
Precipitaciones de alta intensidad,
Baja velocidad de infiltracin del agua en el suelo, inferior a la
intensidad de la precipitacin.
Poca pendiente de los suelos que no propicia el escurrimiento.
Un sistema de drenaje superficial tiene tres componentes bsicos,
1) el sistema de recoleccin,
2) el sistema de desage y
3) el sistema de coleccin (drenes superficiales colectores), que reciben
el escurrimiento captado para trasladarlo fuera de los lmites de los
terrenos protegidos y posteriormente a algn cauce natural, reservorio,
mar, etc.
El sistema de recoleccin del agua puede ser uno o componerse de
varias de las siguientes obras:
Nivelacin, emparejamiento o conformacin de la superficie del
terreno, con el fin de suprimir las hondonadas o depresiones que
acumulen agua o bien dando pendientes suaves al terreno para
que propiciar el escurrimiento del agua.
Surcos profundos y con pendiente contina hacia una zanja
conectada con los colectores de drenaje.
Zanjas, canales o desages, ya sean para interceptar, captar y
desalojar el agua o para unir las partes bajas de los terrenos con
los colectores de drenaje.
Bordos para proteccin o encauzamiento del agua hacia laszanjas colectoras.
Se puede complementar con drenes topo o con drenaje
subterrneo entubado.
Colectores de drenaje.
Pozos de absorcin o drenaje vertical.
Una combinacin de los anteriores.
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Los canales, zanjas, bordos y drenes subterrneos pueden
construirse de tres formas:
En paralelo en terrenos casi planos con topografa uniforme.
Con pendiente cruzada que siguen el contorno de la pendiente en
terrenos moderadamente inclinados de topografa irregular (espina depescado).
Localizado para drenar las depresiones donde existen
encharcamientos en terrenos relativamente planos de topografa
ondulada.
6. SISTEMA DE DRENAJE SUBTERRNEO. Consiste de obras que se
construyen bajo la superficie del suelo, para captar y desalojar excesos de
agua derivados de filtraciones o de niveles freticos elevados.
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Pueden ser drenes interceptores colocados perpendicular o
transversalmente a las lneas de corriente para recoger los flujos de agua
libre y drenes colectores o de desage, orientados segn las lneas de
pendiente para conducir el agua fuera de la parcela. Estos a su vez,
tambin deben desembocar a drenes superficiales colectores
Hay cuatro tipos de drenaje subterrneo:
Zanjas abiertas profundas
Zanjas profundas cubiertas con filtros de grava, arena, etc., as como
con tubos.
Drenes internos cilndricos o tubulares sin revestimiento: drenes topo.
Drenes internos cilndricos revestidos o drenaje entubado, que es el ms
comn en la actualidad.
Diseo de la red . Segn Rojas (1976), el diseo de un sistema de
drenaje superficial comprende dos fases principales, el trazo y el diseo
de las secciones hidrulicas.
Trazo de la red . El trazo de la red de drenaje, consiste en la elaboracin
de un plano con la ubicacin de cada uno de los drenes primarios y
secundarios. Para dicho trazo se tomarn en cuenta segn IMTA (1986),
las siguientes especificaciones:
Localizacin. Los drenes debern localizarse siempre sobre cauces
naturales, con los acondicionamientos que requieran para darles la
capacidad y funcionamiento adecuados, ya que en esta forma se lograruna economa en vas, obras y se evitan afectaciones innecesarias.
Parcelamiento. El trazado debe facilitar en lo posible un parcela miento
adecuado, ya que la tenencia de la tierra influye en la densidad de la red
bsica de drenaje. As, mientras mayor sea el tamao de los predios o
lotes, menor ser el nmero de los mismos y por lo tanto, la longitud de
los canales de desage.
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Estructuras. Al momento de realizar los levantamientos topogrficos, se
localizan estructuras del sistema de desage y entre las principales
estn los puentes, alcantarillas, cadas, entradas de agua, vados,
remates finales, etc.
Dis eo d e las sec cion es h id rul icas. La influencia de la rugosidad de
taludes y fondo de un canal o dren se manifiesta en funcin del tamao
de la seccin hidrulica. IMTA (1986), propone la siguiente relacin:
Donde:
n = Coeficiente de rugosidad (adimensional)
r = radio hidrulico, m
Velocidades mximas y mnimas permisibles V (m/s) en los drenes.
Veloc idad mxim a perm isib le. Segn Luthin (1967), para evitar el
deslave en las zanjas abiertas desprovistas de vegetacin, antes del
diseo se deben conocer las velocidades mximas permisibles. En el
cuadro 3 se muestran las velocidades mximas permisibles
considerando el material en que reposan los canales.
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Velo cid ad mnima perm isi ble. Depende de la sedimentacin,
crecimiento de plantas acuticas y control sanitario. La velocidad a la
que no se produce sedimentacin, depende del material transportado
por el agua. En la prctica para asegurar el arrastre de limos, la
velocidad debe ser mayor a 0.25 m/s y para arenas superior a 0.5 m/s.
Segn FIRA (1985), la velocidad mnima permisible es posible obtenerla.
TALUDES Z
rea del dren A (m2). Se calcula con la siguiente frmula presentada
por Arteaga (1993):
Donde:
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b = base (m)
d = Tirante hidrulico (m)
z = Talud de la pared (adim.)
Permetro de mojado P (m). Se calcula con la siguiente frmula
presentada por Arteaga (1993):
Donde:
b = base (m)
d = Tirante hidrulico (m)
z = Talud de la pared (adim.)
Radio hidrulico R (m). Se calcula con la siguiente frmulapresentada por Arteaga (1993):
Donde:
b = base (m)
d = Tirante hidrulico (m)
z = Talud de la pared (adim.)
Libre bordo E (m). Es recomendable usarse para secciones sin
revestimiento en tanto no se tengan valores especficos (Arteaga, 1993).
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Donde:
d = Tirante hidrulico (m)
Clcu lo d el tiem po de d renaj e (td). El tiempo de drenaje se calcula con
la frmula:
Donde:
tt = tiempo total de exceso de agua, (hr).
t10 = tiempo para que el suelo alcance un 10% de
aireacin (hr), que depende de la textura del suelo y
se obtiene en el Cuadro 8.
A su vez, el valor de tt se calcula con la frmula 7:
Donde:
Cc = Coeficiente de cultivo (adim) y se obtiene en el
Cuadro 9.
Dp = Dao permisible (%) y su valor se asume en un 10%.
Cuadro 8.Tiempo (hr) para que el suelo recupere 8, 10 y 15% de
aireacin despus de saturado, para diferentes clases texturales.
Cuadro 9. Coeficiente de cultivo Cc utilizado en el clculo del
tiempo total de exceso de agua tt.
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CACULO DE LA L LUVIA DE DISEO(PD)
Clc u lo de es co rr en ta de d is eo (E). La escorrenta de diseo
(E), es la lmina de exceso de agua superficial que se debe desalojar en el
tiempo de drenaje td.
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Clc u lo del c auda l de d is eo (Q). El caudal de diseo se calcula mediante la
Ecuacin del Cypress Creek (Palacios, 2002):
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C= Coeficiente de drenaje (l/s/ha)
A= rea a drenar (ha)
p = exponente emprico, usualmente 5/6.
La frmula anterior presenta la conveniencia de incorporar el efecto del
aumento del rea a drenar en el valor final del caudal de diseo.
El Coeficiente C de drenaje, se obtiene de una ecuacin propuesta por Stephen
y Mills (1965):
Donde:
E24= Escorrenta de diseo para 24 hrs (cm)
A su vez, E24 es calculada mediante:
Donde:
E = Escorrenta diseo, (cm).
td =Tiempo de drenaje, (hr).
11Con los valores del ejemplo de E y td, se obtiene el valor de E24:
Siendo el valor del coeficiente de drenaje C:
El rea de las cuencas de los cauces del rea del ejemplo es de 1,592.26 ha.
Por lo tanto, para el rea del ejemplo se obtiene el siguiente valor de caudal
total a desalojar:
Clc ul o de reas equi va len tes (Ae ). Cuando el exceso de agua es removidaa diferentes cantidades en varias partes de una cuenca, es necesario
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transformar los datos en reas equivalentes o en caudales equivalentes, de
manera que los clculos puedan llevarse a cabo sin ninguna confusin.
L = Separacin entre drenes, m
Ka = Conductividad hidrulica por encima del nivel del dren, m/da
Kb = Conductividad hidrulica por abajo del nivel del dren, m/da
12
H = Altura del nivel fretico del piso al dren, m
De = Profundidad equivalente, m, que es igual a:
q = Coeficiente de drenaje, m/da, que es igual
Espaciamiento entre drenes parcelarios subterrneos (Frmula de
Hooghoudt).
Existen varias frmulas empricas para calcular el espaciamiento entre drenes
subterrneos, que dependen del rgimen de recarga de los mantos freticos
superficiales, ya sea permanente o establecido o no permanente o no
establecido.
Para el caso de la presente ficha que se refiere al drenaje de zonas lluviosas,
en las que existe un equilibrio dinmico debido a que la misma cantidad de
agua que ingresa es la misma que sale, se utilizan los conceptos de rgimen
permanente, cuya frmula de Hooghoudt es la siguiente
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Donde:
L = Separacin entre drenes, m
Ka = Conductividad hidrulica por encima del nivel del dren, m/da
Kb = Conductividad hidrulica por abajo del nivel del dren, m/da 12
H = Altura del nivel fretico del piso al dren, m
De = Profundidad equivalente, m, que es igual a:
q = Coeficiente de drenaje, m/da, que es igual
Donde:
D = Profundidad o distancia del hidroapoyo al fondo del dren, m
L1 = Distancia estimada entre drenes, m
C = Coeficiente de escorrenta del mtodo racional (adim.)
LD = Lluvia de diseo, m/da
I = Intensidad de la lluvia, m/daETP = Evapotranspiracin, m/da
Pm = Permetro de mojado del dren, m, que es igual a:
Donde:
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B = Base del canal, m
T = Tirante de agua, m
m = Talud del canal
La profundidad de los drenes (P), se define en base a la profundidad del
sistema radical del cultivo de la parcela a drenar.
La conductividad hidrulica del suelo (Ka y Kb), est relacionada con la textura
y estructura del suelo y puede ser obtenido en campo o laboratorio. Tambin
puede ser estimado utilizando el Cuadro 13 (Quiroga, 2007):
Cuadro 13. Conductividad hidrulica de algunas clases texturales de suelo.
TexturaFranco arenosaFrancoFranco limosoFranco arcillosoK (m/da)
Mtodos de Drenaje
Una vez identificado el problema de drenaje mediante los estudios bsicos de
reconocimiento y diagnstico, se selecciona el mtodo o sistema de drenaje,que puede ser superficial o subterrneo (interno).
Un sistema de drenaje consta de drenes laterales, colectores y principales.
Los laterales, denominados tambin drenes parcelarios, mantienen el nivel
fretico a la profundidad deseada y recogen el agua de escorrenta para
conducirla hasta los colectores que, a su vez, la conducen hasta los drenes
principales que la evacan fuera del rea.
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Drenaje superficial
El drenaje superficial consiste en la remocin del agua acumulada sobre la
superficie del terreno a causa de lluvias intensas y frecuentes, desbordamientode cauces, topografa plana e irregular y suelos con baja capacidad de
infiltracin. Dependiendo del origen de los excesos de agua, para su control se
puede escoger una o varias de las formas de drenaje superficial siguientes:
Para controlar las inundaciones. Se recomienda la construccin de diques
paralelos a los cauces para evitar su desbordamiento.
Para controlar las aguas de escorrenta. Da buen resultado la construccin
de canales interceptores o diques perimetrales para regular el agua
proveniente de reas adyacentes.
Red de drenaje superficial local. Consta de canales principales,
secundarios y colectores, que se construyen dentro del rea problema y tienen
capacidad para remover el agua superficial en un lapso de 4 a 7 das.
Tambin es posible facilitar el drenaje de los lotes mediante la nivelacin,
con el objeto de conformar una pendiente uniforme.
Drenaje subterrneo
En caa de azcar, el drenaje subterrneo es necesario cuando las reas
presentan niveles freticos permanentes a profundidades menores de 1.0 m
durante la etapa de rpido crecimiento del cultivo (despus de 4 meses de
edad). Sin embargo, el sistema de drenaje que se instale no debe producir elabatimiento del nivel fretico a ms de 1.20 m, con el fin de aprovechar el
aporte de agua por capilaridad que permite reducir en forma significativa los
requerimientos de riego. Esto explica el por qu se recomienda utilizar el
concepto de manejo del nivel fretico conjuntamente con el riego. Lo anterior
se cumple cuando las aguas freticas son de buena calidad; en caso contrario,
para evitar riesgos de salinizacin, el nivel fretico se debe abatir, al menos,
hasta 1.50 1.80 m de profundidad en el suelo.
Los mtodos de drenaje interno utilizados para abatir el nivel fretico
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directamente en las parcelas, se clasifican en:
(1) drenes abiertos o zanjas,
(2) drenes topo o conductos cerrados no revestidos, y
(3) drenes entubados con PVC, arcilla o cemento.
Drenes abiertos. Son canales abiertos y profundos con alta capacidad que
se pueden utilizar para conducir aguas subterrneas o de escorrenta.
Requieren una pendiente entre 0.015% y 0.4%, o sea, menor que la de los
drenes enterrados que tienen entre 0.1% y 1.0%.
Los drenes abiertos tienen algunas desventajas, ya que ocupan un rea
que podra aprovecharse para cultivo; los taludes son susceptibles a la erosin;
por lo tanto, requieren obras de proteccin que son costosas y su
mantenimiento debe ser estricto para evitar la invasin de malezas o el exceso
de sedimentos que les restan capacidad de evacuacin.
En reas planas normalmente es preferible usar tubos como drenes
laterales y zanjas como colectores, mientras que en reas con pendiente loslaterales y los colectores se pueden construir con tubera enterrada para
incrementar el rea efectiva de cultivo.
En caa de azcar, el espaciamiento entre los colectores puede variar
entre 300 y 500 m y se determina de acuerdo con el tamao de la parcela y la
longitud mxima de los drenes subterrneos. La profundidad de estos drenes
debe permitir un salto de agua en el punto de descarga de los laterales; por lo
tanto, se deben construir entre 40 y 50 cm por debajo de los desages de estos
ltimos. Con frecuencia, los drenes colectores se localizan de tal forma que
sirvan como linderos entre fincas, y de acuerdo con la topografa se ubican en
las partes ms bajas tratando, en lo posible, que queden en lnea recta.
Drenes topo. Son conductos subterrneos no revestidos que se
construyen sin necesidad de excavaciones y ayudan a la evacuacin del
exceso de agua de los estratos superiores del suelo. Este tipo de drenaje es
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apropiado en reas con suelos arcillosos, de alta densidad aparente, poco
permeables y con una pendiente general mayor de 0.4%.
La construccin de este tipo de drenes requiere suelos estables y de alta
plasticidad, con un mnimo de 35% de arcilla y un mximo de arena de 20%, yque al momento de la labor el contenido de humedad en el suelo se encuentre
entre 40% y 80% de su capacidad de retencin. Las fisuras que se producen
cada vez que se renuevan los drenajes topo crean gradualmente una mejor
estructura del suelo y aumentan su permeabilidad.
El espaciamiento entre estos drenes debe ser de 2 a 5 m, la profundidad
de 50 a 60 cm, la pendiente de 0.4% a 4%, la longitud mxima de 150 m y se
deben entubar en los 2 3 m finales para que la descarga sea libre y el
colector no se deteriore.
Drenes entubados. El drenaje subterrneo en caa de azcar se
compone de varias lneas de tubera, que se instalan a una profundidad entre
1.5 y 2.0 m, con el fin de abatir el nivel fretico y mantenerlo a una profundidad
entre 1.0 y
1.20 m de la superficie del suelo.
Para la construccin de estos drenes se utiliza actualmente tubera de PVC
corrugada y perforada, con dimetros de 65, 80, 100 y 150 mm, que se
encuentra disponible en el mercado en rollos de 100 a 200 m. Esta tubera
tiene alta resistencia y es fcil de instalar sobre una cama de grava fina de 10
cm de espesor con una capa de 20 cm del mismo material filtrante.
Espaciamiento entre drenes entubados. Para el clculo del espaciamientoentre drenes entubados existen varias frmulas, entre ellas las ms utilizadas
son la de Hooghoudt y la de Glover Dumm.
La ecuacin de Hooghoudt requiere que el nivel fretico se mantenga a
una profundidad casi constante durante largos perodos de tiempo y que el
perfil del suelo tenga dos estratos principales de diferente conductividad
hidrulica, con los drenes situados cerca o en el lmite de ambos estratos,
como se observa en la Figura 7.
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Figura 7. Drenes entubados paralelos en suelos con una capa impermeable a
profundidad limitada.
La ecuacin de Hooghoudt es la siguiente:
donde:
L = espaciamiento entre drenes entubados (m)
K abajo = conductividad hidrulica por debajo del nivel de los drenes
(m/d)
K arriba = conductividad hidrulica arriba del nivel de los drenes (m/d)
= altura desde el nivel de los drenes hasta el nivel fretico, en el
punto medio entre stos (m)
q =cantidad de agua que deben evacuar los drenes (m/da)
d =profundidad equivalente de Hooghoudt (m), en funcin del
espaciamiento (L), el radio del tubo (ro) y la altura desde los
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drenes hasta la capa impermeable sobre la cual se apoya el
acufero (D).
Cuando los drenes se instalan sobre una zanja excavada, el valor de ro
ser igual al permetro mojado del canal dividido entre
Para calcular el espaciamiento entre drenes (L), se sugiere el
procedimiento siguiente:
1 Asumir una profundidad equivalente (d).
2 Calcular el espaciamiento entre drenes (L) con d estimado, utilizando
la ecuacin de Hooghoudt.
3 Utilizando la Tabla 5, determinar d con el L calculado.
4 Comparar el d anterior con el d estimado inicialmente. Si stos no
coinciden, corregir el valor d hasta lograrlo.
El procedimiento anterior se ilustra con el ejemplo siguiente:
Partiendo de los datos siguientes:
q = 10 mm/da = 0.01 m/da
K = 1 m/da
D= 5 m
= 0.50 m
= 0.04 m
Calcular el espaciamiento (L) entre drenes entubados.
1. Se asume el valor para la profundidad equivalente (d), d = 4 m;
2. Se calcula el valor L:
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L2= (8 x 1 x 4 x 0.5 + 4 x 1 x 0.5 x 0.5)/ 0.01 = 1700
L = 41 m
3. De acuerdo con la Tabla 5, se determina el valor d = 2.35, el cual es
diferente al que se estima inicialmente.
4. Se estima un nuevo valor, d = 2 m. Se calcula de nuevo L = 30 m, a partir
de la Tabla 5, d = 2.01 m que es prcticamente igual al estimado.
En este caso, el espaciamiento (L) calculado es de 30 m.
La ecuacin de Glover-Dumm se aplica cuando el problema de drenaje
interno se asimila a un modelo de flujo no permanente, en el cual el nivel
fretico se eleva repentinamente por efecto de recargas fuertes, por ejemplo,
lluvias intensas seguidas de un perodo seco (Figura 8).
Figura 8. Situacin antes y despus de la elevacin instantnea de la capa
fretica (modelo de flujo no permanente para usar la ecuacin de
Glover-Dumm).
Situacin en la cual el espaciamiento entre drenes se determina mediante
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la frmula siguiente:
donde:
L = espaciamiento entre drenes (m)
K = conductividad hidrulica (m/da)
d = profundidad equivalente de Hooghoudt (m)
t =
tiempo (das) requerido para que descienda el nivel fretico.
Encaa de azcar, el tiempo requerido para que el nivel
fretico
descienda 0.5 m a partir de la superficie del suelo es de 4
das
U
=
coeficiente de almacenamiento o porosidad drenable,
expresada enfraccin decimal (U = porosidad total - capacidad de campo)
Ln = Logaritmo natural
=
altura desde el nivel de los drenes hasta el nivel fretico
cuando ste se eleva casi instantneamente por efecto de
la lluvia o el riego (m)
=
altura desde el nivel de los drenes hasta el nivel fretico
cuando ste ha descendido totalmente por efecto de los
drenes (m).
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Ejemplo del clculo de espaciamiento entre drenes, utilizando la ecuacin
de Glover-Dumm y partiendo de los valores siguientes:
K = 1 m/d; profundidad de drenes = 1.8 m
h o = 0.8 m; ht= 0.3 m
D = 8.0 m
U = 0.05 ; t = 10 das, ro= 0.1 m
L = 41.65 (d)1/2
1. Primer tanteo: L = 80 m, utilizando la Tabla 5,
d = 4.52
L = 41.65 x (4.52)1/2
= 88.55 m
2. Segundo tanteo: L = 90 m, utilizando la Tabla 5, LD
L = 41.65 x (4.74)1/2
= 90.60, que es prcticamente igual al propuesto.
Capacidad de descarga de tuberas de drenaje subterrneo
-Bajo rgimen de flujo permanente:
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Q=q . L . M/86,400 donde:
Q = caudal de descarga de los drenes entubados (m3/seg)
q = lmina de agua que debe ser evacuada por los drenes (mm/da)
L = espaciamiento entre drenes (m)
M = longitud de los drenes (m)
-Bajo rgimen de flujo variable:
donde:
Q = caudal en l/seg
K = conductividad hidrulica (m/da)
d = profundidad equivalente de Hooghoudt
ho
= altura del nivel fretico en relacin con el nivel de los drenes, despus
de la lluvia crtica (m)
ht= altura del nivel fretico sobre el nivel de los drenes despus de
untiempo t (m)
L = espaciamiento entre drenes (m)
M = longitud del dren (m)
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Tabla 5. Valores para calcular la profundidad equivalente d de Hooghoudt
(de Zeeuw).
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de los sistemas de riego modernos ste es un parmetro que se considera
desde el comienzo, pudiendo de esta forma prevenirse la salinizacin
dimensionando adecuadamente las estructuras y estableciendo prcticas de
riego adecuadas.
NATURALEZA DE LAS SALES SOLUBLES
Las sales pueden encontrarse en el suelo de varias formas: precipitadas bajo la
forma de cristales, disueltas en la solucin, o bien retenidas, adsorbidas, en el
complejo de cambio.
El contenido en sales en cualquiera de estas tres situaciones est cambiando
continuamente al ir cambiando la humedad edfica, pasando las sales de una
posicin a otra. As en el:
PERODO SECO: la cristalizacin aumenta, las sales en solucin disminuyen
(aunque la solucin se concentra) y aumentan las adsorbidas.
PERODO HMEDO: el comportamiento es inverso.
En cuanto a su composicin, estas sales son el resultado de la combinacin de
unos pocos elementos qumicos, fundamentalmente: O, Ca, Mg, Na, K, Cl, S,
C, N. Estos elementos necesarios para la formacin de las sales son muy
frecuentes en la corteza terrestre.
2.- CAUSAS DE LA SALINIZACION DE SUELOS
CAUSAS NATURALES:
En primer lugar pueden proceder directamente del material original.
Efectivamente algunas rocas, fundamentalmente las sedimentarias,
contienen sales como minerales constituyentes. Por otra parte, en otros
casos ocurre que si bien el material original no contiene estas sales, se
pueden producir en el suelo por alteracin de los minerales originales de la
roca madre.
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Por otra parte, tambin las sales disueltas en las aguas de escorrenta, se
acumulan en las depresiones y al evaporarse la solucin se forman
acumulaciones salinas. Muchos de los suelos salinos deben su salinidad a
esta causa. Tambin frecuentemente los suelos toman las sales a partir de
mantos freticos suficientemente superficiales (normalmente a menos de 3
metros). Los mantos freticos siempre contienen sales disueltas en mayor o
menor proporcin y en las regiones ridas estas sales ascienden a travs
del suelo por capilaridad. En general, la existencia de mantos freticos
superficiales ocurre en las depresiones y tierras bajas, y de aqu la relacin
entre la salinidad y la topografa.
La contaminacin de sales de origen elico es otra causa de contaminacin.El viento en las regiones ridas arrastra gran cantidad de partculas en
suspensin, principalmente carbonatos, sulfatos y cloruros que pueden
contribuir en gran medida a la formacin de suelos con sales.
El enriquecimiento de sales en un suelo se puede producir, en las zonas
costeras, por contaminacin directa del mar, a partir del nivel fretico salino
y por la contribucin del viento.
En algunas ocasiones, la descomposicin de los residuos de las plantas,
liberan sales que estaban incluidas en sus tejidos y contribuyen de esta
manera a aumentar la salinidad del suelo; otras veces las plantas
contribuyen a la descomposicin de minerales relativamente insolubles y a
partir de ellos se forman sales. De cualquier manera, aunque este efecto ha
sido mostrado por varios autores (examinando la salinidad de suelos sin
vegetacin y suelos con un determinado tipo de vegetacin) globalmente
este efecto carece de importancia.
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CONTAMINACIN ANTRPICA:
La salinidad del suelo tambin puede producirse como resultado de un
manejo inadecuado por parte del hombre. La agricultura, desde su
comienzo, ha provocado situaciones de salinizacin, cuando las tcnicas
aplicadas no han sido las correctas.
La actividad agraria y especialmente el riego, ha provocado desde tiempos
remotos procesos de salinizacin de diferente gravedad: cuando se han
empleado aguas conteniendo sales sin el debido control (acumulndose
directamente en los suelos o contaminando los niveles freticos), o bien
cuando se ha producido un descenso del nivel fretico regional y la intrusinde capas de agua salinas, situadas en zonas ms profundas, como
consecuencias de la sobre explotacin.
La causa de la salinizacin del suelo es un aporte de sales mayor que la
descarga; normalmente el agua con salesdisueltas es lo que aporta estas
sales. Ejemplos de suelos salinos naturales se encuentran en
lascostas martimas donde los terrenos se inundan desde el mar, donde el
viento sopla gotas de agua salina tierra adentro y/o elflujo subterrneo del
mar penetra en elacufero interno. Tambin en losdesiertos hay suelos
salinos a causa de la altaevaporacin del agua aportada histricamente.
El problema no natural de la salinizacin se da en los
terrenosregados,porque el agua de riego siempre contiene algo
desalinidad y la concentracin en el suelo aumenta continuamente por
laevapotranspiracin.Por ejemplo, asumiendo que el agua de riego tieneuna baja concentracin de 0.3 g/l, y una aplicacin anual modesta de
10,000 m3agua porha (casi 3 mm/da), la irrigacin introduce 3,000 kg
sal/ha cada ao. En regiones donde laprecipitacin es escasa durante todo
el ao (clima rido) o est prcticamente limitada a una sola estacin
(lluvias de monzn)es necesario el riego.
En terrenos regados donde parte del agua aplicada o parte de la
lluviapercola por el suelo y se descarga por un drenaje natural subterrneo,
http://es.wikipedia.org/wiki/Disoluci%C3%B3nhttp://es.wikipedia.org/wiki/Costahttp://es.wikipedia.org/wiki/Agua_subterr%C3%A1neahttp://es.wikipedia.org/wiki/Acu%C3%ADferohttp://es.wikipedia.org/wiki/Desiertohttp://es.wikipedia.org/wiki/Evaporaci%C3%B3n_(hidrolog%C3%ADa)http://es.wikipedia.org/wiki/Riegohttp://es.wikipedia.org/wiki/Salinidadhttp://es.wikipedia.org/wiki/Concentraci%C3%B3nhttp://es.wikipedia.org/wiki/Evapotranspiraci%C3%B3nhttp://es.wikipedia.org/wiki/Hect%C3%A1reahttp://es.wikipedia.org/wiki/Precipitaci%C3%B3n_(meteorolog%C3%ADa)http://es.wikipedia.org/wiki/Clima_%C3%A1ridohttp://es.wikipedia.org/wiki/Lluviahttp://es.wikipedia.org/wiki/Monz%C3%B3nhttp://es.wikipedia.org/wiki/Percolaci%C3%B3nhttp://es.wikipedia.org/wiki/Percolaci%C3%B3nhttp://es.wikipedia.org/wiki/Monz%C3%B3nhttp://es.wikipedia.org/wiki/Lluviahttp://es.wikipedia.org/wiki/Clima_%C3%A1ridohttp://es.wikipedia.org/wiki/Precipitaci%C3%B3n_(meteorolog%C3%ADa)http://es.wikipedia.org/wiki/Hect%C3%A1reahttp://es.wikipedia.org/wiki/Evapotranspiraci%C3%B3nhttp://es.wikipedia.org/wiki/Concentraci%C3%B3nhttp://es.wikipedia.org/wiki/Salinidadhttp://es.wikipedia.org/wiki/Riegohttp://es.wikipedia.org/wiki/Evaporaci%C3%B3n_(hidrolog%C3%ADa)http://es.wikipedia.org/wiki/Desiertohttp://es.wikipedia.org/wiki/Acu%C3%ADferohttp://es.wikipedia.org/wiki/Agua_subterr%C3%A1neahttp://es.wikipedia.org/wiki/Costahttp://es.wikipedia.org/wiki/Disoluci%C3%B3n8/13/2019 Trabajo Salinizacion Del Suelo
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generalmente la exportacin de sales es suficiente para evitar la
salinizacin.
ESTADO DE LAS SALES EN EL SUELO
Las sales pueden encontrarse en varios estados en el suelo:
1. Precipitadas
2. En solucin
3. Retenidas en el complejo de Cambio (Adsorbidas)
El equilibrio entre estos tres estados es muy variable y depende de
diversos factores como:
1. Factores externos determinarn si el grado de sales precipitadas es
mayor que el de sales disueltas, o viceversa.
2. Durante el periodo seco disminuye el nmero de sales en solucin delsuelo.
3. Sin embargo, durante el periodo hmedo, aumenta el nmero de sales
precipitadas en forma de cristales o adsorbidas.
3.- CARACTERISTICAS DE LOS SUELOS AFECTADOS POR SALES:
Los suelos afectados por sales pueden ser caracterizados como salinos, salinosdico y sdicos, y para ello se emplea la medicin de tres parmetros:
Conductividad elctrica del extracto de saturacin, porcentaje de sodio
intercambiable y PH
SUELO SALINO: Su C.E. es mayor de 4 mmhos/cm a 25C con un PSI menos
de 15 y generalmente PH menor de 8.5.
Se reconocen por la presencia de costras blancas de sal en su superficie,
llamadas lcali blanco. El tipo y cantidad de sales es muy variable. Los
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cloruros y los sulfatos son los principales aniones solubles, el contenido de
bicarbonatos es relativamente bajo y no se encuentra carbonato. El contenido
de sodio soluble supera la suma de Ca + Mg pero las relaciones de adsorcin
de sodio no son elevadas. Pueden estar presentes sales de baja solubilidad
como el sulfato de calcio (yeso) y carbonatos de calcio y magnesio (caliza)
La cantidad de sales solubles controla la presin osmtica de la solucin del
suelo y si es alta perjudica el crecimiento vegetal
Los suelos salinos casi siempre estn floculados por el exceso de sales y la
falta de alto sodio intercambiable. En consecuencia, la permeabilidad es igual o
mayor a la de suelos similares no salinos.
El mejoramiento del suelo salino se logra mediante el simple lavado, siempre
que se cuente con drenaje adecuado.
SUELO SALINO- SDICO: Este tipo de suelo se forma como resultado de los
procesos combinados de salinizacin y acumulacin de sodio. Su C.E. es
mayor de 4 mmhos/cm a 25C y el PSI mayor de 15. El PH rara es mayor de
8.5 cuando hay exceso de sales y el suelo esta floculado.
El lavado elimina sales solubles, provoca elevacin del PH, de flocula el suelo y
se vuelve desfavorable para la entrada de agua y las labores de labranza. El
retorno de sales solubles baja el PH y flocula de nuevo el suelo.
Tiene que eliminarse el exceso de sales y sodio intercambiable para mejorar
las condiciones fsicas del suelo.
La incorporacin de yeso y lavado pueden mejorar este tipo de suelos. Si el
suelo contiene yeso, solo es necesario el lavado y desde luego drenaje.
SUELO SDICO: La conductividad elctrica del extracto de saturacin es
menor de 4 mmhos/cm a 25C, el PSI es mayor de 15 y el PH varia entre 8.5 a
10. Se les llama lcali negro. La materia orgnica se dispersa y disuelta se
deposita en la superficie debido a la evaporacin provocando un
obscurecimiento.
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El sodio dispersa las arcillas que se transportan hacia el subsuelo donde se
acumulas, se compactan y provocan baja permeabilidad.
Aqu si hay carbonatos junto a cloruros, sulfatos y bicarbonatos. El sodio es
mucho mayor que el Ca + Mg.
Su mejoramiento implica el uso de mejoradores qumicos como el yeso agrcola
o el cido sulfrico segn haya ausencia o no de carbonatos de calcio y
magnesio en el suelo.
4.- SOLUCIONES DE SALINIDAD DE SUELOS
Para la recuperacin de suelos salinos es necesario el lavado de las sales,
mediante el cual, o son transportadas a horizontes ms profundos de los
explorados por las races de las plantas, o son evacuadas a otras zonas, por
medio de drenes. Las zonas receptoras no deben ser sensibles a la
contaminacin originada.
El manejo del suelo, para la eliminacin de las sales, se realiza de distinta
manera y con resultados diferentes segn que el problema txico sean las
sales solubles o el sodio en el complejo de cambio (carbonato y bicarbonato
sdicos).
En el primer caso su planteamiento es muy sencillo y su realizacin prctica
tambin es relativamente fcil, en general, pero si el problema de toxicidad lo
representan las sales alcalinas de sodio el problema es ms complejo y los
resultados son an ms problemticos.
Para eliminar las sales solubles, basta con regar abundantemente con lo que
se produce el lavado de las sales que no se habra producido por causa de la
aridez.
Regar, en la gran mayora de los casos, es necesario extraer artificialmente el
agua que se ha infiltrado en el suelo para evitar que ascienda el nivel fretico
de la zona que aportara nuevas sales al suelo. Para ello se instalan a
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determinada profundidad del suelo un sistema de drenes (tubos de recogida del
agua) que evacua esta agua a unos canales de desage.
El lavado del suelose hace con el objetivo de recuperar terrenos salinizados o
para mantener un contenido de sales aceptable.
Elproceso de lavadose puede ilustrar con las curvas de lavado obtenidos de
los datos obtenidos del campo experimental Chacupe en el Per. La figura
muestra el contenido de sales en el suelo - como conductividad elctrica (CE)
de la humedad del suelo como relacin al contenido inicial (CEi) - en funcin de
la cantidad de agua que ha percolado por el perfil del suelo. La capa superior
del suelo se lava rpidamente. El contenido de sales el subsuelo inicialmente
esta subiendo bajo influencia de las sales que entran desde arriba, pero en
seguida el subsuelo tambin se lava.
MANEJO DE SUELOS AFECTADOS POR SALES
Una vez evaluada la magnitud e intensidad de la salinidad se pueden tener
diferentes alternativas para su manejo:
MTODOS FSICOS: Los mtodos fsicos involucran intensidad de
labranza; rastreo, barbecho o cinceleo y nivelacin.
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En terrenos compactados en el subsuelo se recomienda el cinceleo,
siempre y cuando el manto fretico no sea superficial.
Si la salinidad se acumula en la capa arable y el subsuelo esta libre de
sales o su nivel de salinidad es menor se debe barbechar, no obstante queel subsuelo sea mas pobre en materia orgnica. En la situacin contraria
con mayor salinidad en el subsuelo entonces solo es conveniente efectuar
rastreos.
La nivelacin con criterio agronmico debe contemplar el nivel de materia
orgnica en suelo y subsuelo para decidir la profundidad de cortes y
rellenos.
MTODOS HIDROTCNICOS: La lmina de sobrerriego y la calidad del
agua de riego son factores importantes para un eficiente lavado de sales,
sin olvidar la frecuencia.
LSR =
Los suelos salinos solo requieren lavado sin la aplicacin de mejoradores
qumicos. Los suelos sdicos necesitan que las aguas de lavado tengan
fuertes cantidades de calcio y con conductividades elctricas de 1000 a
2500 micromhos/cm o ms. Si es posible se regara con aguas saladas para
que adquiera el suelo condicin salina o salino- sdica e implementar en
ese caso una rehabilitacin mas rpida y efectiva.
MTODOS BIOLGICOS: Aqu se incluyen la incorporacin de abonosorgnicos, sustancias hmicas, compuestas, as como la incorporacin de
residuos de cosechas. La labranza de conservacin llamada cero balanza
no debe implementarse en suelos salinos compactados, pero una vez
rehabilitados es conveniente adoptar la labranza de conservacin con la
intensidad que demande la relacin suelo / planta.
En la incorporacin de rastrojos es importante considerar la relacin C/N
pues con frecuencia es necesario adicionar nitrgeno para sudescomposicin. La incorporacin de abonos orgnicos como el estircol o
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gallinaza debe efectuarse 2 a3 meses antes de establecer el cultivo
sobretodo si se trata de leguminosas, el maz y el algodn responden bien a
aplicaciones recientes de abonos orgnicos.
MTODOS QUMICOS: Se justifican plenamente en suelos sdicos la clave
esta en calcular la cantidad de mejorador necesario para corregirlo
(necesidad de azufre) y que se den las condiciones para que se infiltre en
los estratos mas afectados. Para ello es necesario el uso de sub-suelo
vibratorios o inyeccin de aire as como el uso de resinas (poliacrilamida),
para aumentar la penetracin del agua de riego.
Para un suelo sdico hasta la profundidad de 1.20 m su recuperacin sin
restricciones de lavado requiere 93 ton/ha de yeso, 53 ton/ha de acido
sulfrico o 17 ton/ha de azufre lo cual es antieconmico y por lo general se
acostumbra mejorar por ao o cultivo espesores de 30 cm, el rendimiento
sigue malo y se dice que el producto qumico no sirve cuando lo que
realmente pasa es que la cantidad aplicada es insuficiente. Lavado y
aplicacin de mejoradores requieren drenaje.
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CONCLUSIONES
Los antiguos trabajos de drenaje que eran una prctica basada en la
experiencia, fueron progresivamente acompaados por un creciente
conocimiento de leyes principalmente hidrulicas, haciendo del drenaje
una ciencia independiente que analiza las complejas interrelaciones
entre la hidrologa, la hidrulica.
Las dos principales razones para mejorar el drenaje en los suelos
agrcolas son la conservacin del suelo y el mejoramiento de laproduccin de los cultivos.
En cuanto a la tecnologa del drenaje, consiste en la eliminacin artificial
del exceso de agua del interior del suelo y/o de la superficie. Su
aplicacin a casos concretos requiere la preparacin de un proyecto
que interacciona conocimientos de climatologa, edafologa,
geomorfologa, hidrologa, agronoma, e hidrulica, con la intervencin
de maquinaria especfica. Los dos tipos de drenaje se diferencian en el sitio de donde es removida
el agua: cuando el exceso de agua es removido de la porcin superficial
del suelo, el drenaje se denomina SUPERFICIAL, mientras que cuando
el exceso de agua es removido del perfil del suelo, se denomina
SUBSUPERFICIAL.
RECOMENDACIN
Realizar los estudios necesarios de los suelos en Pisco, para lograr el
empleo de sistemas de drenaje ms eficientes, que mejoren la
produccin y la economa de la provincia.
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BIBLIOGRAFIA
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