Sistematización

FACULTAD DE

AGRONOMIAUNIVERSIDAD DE LA REPUBLICA

Sistematización

Bibliografía• CASÁS BERNADÁ & H.E. COHAN . Aspectos económicos a programas de Conservación desuelo. Revista A.I.A., Montevideo, Uruguay. 2ª época, Diciembre, 1980.• CAYSSIALS, R., J.E. LIESEGANG & J. PIÑEYRUA . Panorama de la erosión y conservaciónde suelos en el Uruguay. M.A.P. Uruguay. Boletín Técnico Nº 4, 1978.• CHOW, V.T., D.R. MAIDMENT & L.W. MAYS . Hidrología Aplicada. Mc.Graw Hill. Colombia.1993.• DURÁN, P.J . 2000. Un modelo alternativo de sistematización de tierras. Agrociencia, Vol. IV,Nº 1, 111-123.• DURAN, P.J. y GARCIA PETILLO, M. 2007. Desarrollo de tecnologías apropiadas para riegopor surcos en terrazas paralelas y tierras con pendiente. Revista Ingeniería del Agua. Vol. 14(3),187-198.187-198.• GARCIA, F . Guía para la toma de decisiones en conservación de Suelos. 3ª aproximación.INIA, Uruguay, Serie Técnica Nº 26. 1992.• GARCÍA PETILLO, M. 2004. Criterios para la sistematización de montes frutales y viñedos enUruguay. Pendiente máxima admisible en las filas. Nota Breve. Agrociencia, Vol 8(2), 99-106.• MOLINELLI, J.C. Sistematización por medio de terrazas, de predios destinados a laagricultura. Ministerio de Ganadería y Agricultura, Dirección de Agronomía. Uruguay.Publicación Nº 93, 1948.• SCHWAB, G.O., R.K. FREVERT, T.W. EDMINSTER & K.K. BARNES . Ingeniería deConservación de Suelos y Aguas. Noriega Editores, Editorial LIMUSA. México. 1990.• U.S.D.A. Manual de Conservación de Suelos. Publicación TC-243. Oficina Central deTraducciones. Secretaría de Estado de los Estados Unidos. Washington D.C. 1947.

Objetivos de la clase

• ¿Qué es una terraza?

• ¿Cuándo usarlas?

• Diseño

• Construcción

Introducción ¿Qué es una terraza?

Terraza : método mecánico de control de la erosión.

Consiste en la construcción de canales anchos através de la pendiente en terrenos inclinados, quetravés de la pendiente en terrenos inclinados, querecogen el agua de escurrimiento y la desvían azonas de descarga a velocidades controladas.

Tipos de terrazas

Terraza Bancal o de Banco:

cuando las pendientes son

muy altas (> 20-30%)

Tipos de terrazas

Terraza de Base Ancha:

>6m cultivable

Son secciones transversales amplias que se construyen de manera

que se permiten laborear toda la sección transversal. Las

pendientes del bordo y el canal se proyectan para permitir el paso

de la maquinaria de acuerdo con el ancho de la propia maquinaria.

Base angosta: ancho < 6 m Terraza No Cultivable

Terrazas de base angosta o de formación sucesiva. Las secciones

transversales están formadas por un pequeño bordo y un canal a

nivel o con pendientes. El bordo de la terraza no se siembra,

pero debe protegerse con vegetación permanente.

Funciones

Se construyen para disminuir la longitud de la pendiente,reduciendo la erosión laminar y evitando la formación desurcos, aguas concentradas y cárcavas.

La sistematización mediante terrazas no es la "solución de fondo"del problema de la conservación de suelos, sino un importantedel problema de la conservación de suelos, sino un importantecomplemento de un correcto manejo de suelos, y en algunoscasos un "remedio" necesario (a veces imprescindible).

Por qué sistematizar

Los escurrimientos causados por lluvias intensas, en laderas largas, con pendiente mayor al 3%, sobre suelo cultivado, erosionan.

Diferencias con las fajas empastadas

FAJAS

Recibe el escurrimiento, lo enlentece y lo redistribuye.

TERRAZAS

Recibe el escurrimiento, lo canaliza y lo saca fuera del cuadro.

Pasa al cuadro inferior, sumándose los caudales

No pasa al cuadro inferior

Criterios para su implantación ¿Cuándo usarlas?

� Extremadamente plano - NO son necesarias

� Pendiente general inferior al 2.5% - NO son necesarias

� Pendiente general superior al 2.5%

� Sistemas intensivos – sistematización con terrazas� Sistemas intensivos – sistematización con terrazas

� Rotaciones cultivo-pastura – eventualmente sistematización con terrazas

� Sólo pasturas o cultivos en siembra directa – no son necesarias (?)

Diseño del sistema

• Espaciamiento y localización adecuado de las terrazas

• Diseño de un canal de capacidad suficiente con velocidad no erosivano erosiva

• Fácil manejo del cultivo

Modelo del S.C.S.

Fija un I.V. Entre terrazas, en función de la pendiente y del tipo de suelo y cobertura

I.V. = 0.3 * (X * s + Y)I.V. = 0.3 * (X * s + Y)

X - depende de la localización geográfica (ROU = 0.6)

Y - susceptibilidad a la erosión (ROU = 1 a 2)

s - pendiente promedio del terreno (%)

I.V. = 0.3 * (0.6 * s + 1) I.V. = 0.3 * (0.6 * s + 2)

0.8

1.0

1.2

1.4

1.6

1.8In

terv

alo

vert

ical

(m

)

0.0

0.2

0.4

0.6

0 1 2 3 4 5 6 7

Pendiente (%)

Inte

rval

o ve

rtic

al (

m)

Y=1 Y=2

Criterios del S.C.S.

• Intervalo vertical entre terrazas variable en función de la pendiente

• Pendiente longitudinal del canal fija entre 0,1 y 0,4% (Por lo general se comienza al 0,1% y se va (Por lo general se comienza al 0,1% y se va aumentando un 0,1% a intervalos de 100 a 150 m)

• Longitud máxima de terrazas entre 500 y 550 m (hasta 800 m. en casos muy especiales).

• Profundidad del agua (tirante) entre 0.35 a 0.55 m.• Área mínima del perfil transversal del canal entre 0.7

a 1.0 m2.

Esos criterios resultan en estas características

• Distancia entre terrazas varía con “s”

• Como “s” es fija, las terrazas se acercan y alejan entre sí

• Por lo anterior, cuadros desuniformes

• Incremento del tiempo de las operaciones mecánicas• Incremento del tiempo de las operaciones mecánicas

• Trazado de surcos de riego oblicuos a las terrazas

El modelo alternativo propuestoEl modelo alternativo propuesto

Objetivos de la sistematización

• Adecuado control del escurrimiento para prevención de la erosión

• Interferir lo menos posible en las prácticas culturales utilizadasutilizadas

• Servir de guía permanente al laboreo en contorno

• Posibilitar el riego por surcos

• Construidas con implementos agrícolas (arado de disco o pala de cola)

Pautas de diseño

• Terrazas paralelas entre sí

• Pendiente variable entre 0,5 y 1,75%

• Distancia 40 m

• Longitud de 50 a 120 m (máximo 200)• Longitud de 50 a 120 m (máximo 200)

Análisis hidrológico

Q = C * I * A

C = 0.72 (según Schwab et al. 1990)

I = 318 mm/h (T de C = 4 min; T = 90 años)I = 318 mm/h (T de C = 4 min; T = 90 años)

A = 4800 m2 (120 * 40 m)

Q = 308 l/s

C: según Chow et al. 1994, para áreas de cultivo y pendientes entre 2 y

7% y un período de retorno de 100 años, el valor de C es de 0.51

Coeficiente de escurrimiento “C” para

cuencas agrícolas (Grupo de suelos B)

Cubierta y condición hidrológica Coeficiente C para índices de lluvia de:

25 mm/h 100 mm/h 200 mm/h

Cultivo en surco, práctica deficiente 0.63 0.65 0.66

Cultivo en surco, práctica adecuada 0.47 0.56 0.62

Grano pequeño, práctica deficiente 0.38 0.38 0.38

Grano pequeño, práctica adecuada 0.18 0.21 0.22

Pradera, rotación, buena 0.29 0.36 0.39

Pastizal, permanente, buena 0.02 0.17 0.23

Forestal, madura, buena 0.02 0.10 0.15

Grupo de suelos B: potencial de escurrimiento moderadamente bajo. Infiltración de 4 a 8mm/h. La

mayor parte son suelos arenosos

Cubierta y condición hidrológica Factores para convertir el coeficiente de

escurrimiento C de suelos del grupo B a:

Grupo A Grupo C Grupo D

Cultivo en surco, práctica deficiente 0.89 1.09 1.12

Cultivo en surco, práctica adecuada 0.86 1.09 1.14

Factores de conversión para grupos

hidrológicos de suelos

Suelos de la asociación Fray Bentos, pertenecen a la clase hidrológica C (Durán, 1997)

Cultivo en surco, práctica adecuada 0.86 1.09 1.14

Grano pequeño, práctica deficiente 0.86 1.11 1.16

Grano pequeño, práctica adecuada 0.84 1.11 1.16

Pradera, rotación, buena 0.81 1.13 1.18

Pastizal, permanente, buena 0.64 1.21 1.31

Forestal, madura, buena 0.45 1.27 1.40

Tiempo de concentración:

a) Distancia/ velocidad

velocidad con una pendiente de 4.3% = 1m/s en 40m demora 40seg.

Velocidad en el canal:1.1m/s en 120m demora 110 seg

Sumado = 150seg = <3 min

b) Kirpich: Tc = 0.0195*L 0.77*S-0.385 = 4.08 min

Donde: Tc: tiempo de concentración en minutos

L: longitud máxima de recorrido, en m

S: pendiente en m/mS: pendiente en m/m

c) California Culvert Practice: Tc= 0.95 (L3 /H)0.385 = 0.07 h = 4min

Donde: Tc: Tiempo de concentración en horas

L: longitud del recorrido en km

H: desnivel en m

Considerando :

Pendiente promedio en las laderas: 4.3% y en la terraza de 1.75% (máxima)

Recorrido de 40m y 120m

Desnivel: 4.3*40/100 + 1.75*120/100= 3.83m (=H)

S= 3.83/160= 0.024m/m

Análisis hidrológico

Q = C * I * A

C = 0.72 (según Schwab et al. 1990)

I = 318 mm/h (T de C = 4 min; T = 90 años)I = 318 mm/h (T de C = 4 min; T = 90 años)

A = 4800 m2 (120 * 40 m)

Q = 308 l/s

C: según Chow et al. 1994, para áreas de cultivo y pendientes entre 2 y

7% y un período de retorno de 100 años, el valor de C es de 0.51

Riesgo de ocurrencia del evento máximo de 20%

vida útil de la obra: 20 años

( )( )( ) ( )( )( ) años900.2011

1

r11

1Tr 1/201/Vu =

−−=

−−=

Intensidad:

Ecuación de Rodriguez Fontal, para la sub región VII, para eventos menores a

2horas

Perfil transversal de la terraza tipo

0.60 m

3.15 m

0.60 m m

0.30 m

Análisis hidráulico

sRnV 2

13

2**

1=

V = 1.2 m/s

n = 0.035 (paredes del cauce cubiertas de malezas)

s = 0.50 a 1.75%

Sección triangular Máximos admisibles Longitud de terraza: 120 m % Pendiente

Vel. m/s Tirante (h) m. Caudal Lts/seg

Longitud metros

0.50 0.53 0.46 426 166 0.75 0.64 0.43 522 204 1.00 0.74 0.41 603 235 1.25 0.84 0.39 674 263 1.50 0.96 0.38 738 288 1.75 1.11 0.35 798 311

Sección trapezoidal con “a” = 0.30 m Máximos admisibles Longitud de terraza: 120 m % Pendiente

Vel. m/s Tirante (h) m. Caudal lts/seg

Longitud metros

0.50 0.62 0.40 532 207 0.75 0.81 0.35 651 253 0.75 0.81 0.35 651 253 1.00 0.90 0.33 752 293 1.25 0.98 0.31 841 328 1.50 1.05 0.30 921 359 1.75 1.11 0.29 994 388

Sección trapezoidal con “a” = 0.50 m Máximos admisibles Longitud de terraza: 120 m % Pendiente

Vel. m/s Tirante (h) m. Caudal lts/seg

Longitud metros

0.50 0.69 0.35 609 238 0.75 0.80 0.32 747 291 1.00 0.89 0.30 862 336 1.25 0.97 0.28 964 376 1.50 1.04 0.27 1056 412 1.75 1.10 0.26 1141 445

Longitud máxima admisible de una terraza, para diferentes pendientes y que se cumpla que h ≤ 0.5 m y V ≤ 1.2 m/s

350

400

450

Longitud de la

terraza (m)

150

200

250

300

0,5 0,7 0,9 1,1 1,3 1,5 1,7 1,9

Pendiente (%)Triangular a=0,30m a=0,50m

Criterios de sistematización propuestos

• Ubicación de los drenajes naturales y líneas divisorias deaguas, los cuales actuarán como ejes principales de lasistematización.

• Longitudes de las terrazas (y los surcos de riego) no inferiores alos 50 m ni superiores a los 120 (200) m.

• Terrazas paralelas a la dirección de los surcos (o viceversa).• Terrazas paralelas a la dirección de los surcos (o viceversa).• Coincidencia del final de un terraza e inicio de la siguiente

contigua, en caso que el ancho de una ladera sea tal querequiera más de una terraza independiente.

• Distancia entre dos terrazas sucesivas (superior e inferior),nunca mayor a 40 m.

• Pendiente de los surcos (y las terrazas) entre 0.5% y 1,75%

Drenaje empastado

Surcos paralelos a las terrazas

Cabecera en la máxima pendienteConducción entubada Aducción de agua a los surcos con tuberías perforadas

Terrazas paralelas

100 m

Terrazas paralelasSeparación 40 mLongitud 50 – 200 mPendiente 0,5 – 1.75%

Diseño del sistema en el plano1. Se marcan las divisorias de agua y los desagües2. En la mitad de la ladera se marca la terraza “madre”, desde la divisoria

hasta los bajos, con una pendiente del 1%.3. A 40 m por debajo de la terraza “madre” se dibuja una paralela a ésta.4. Se verifica que el rango de pendiente de la nueva terraza esté entre 0.5

y 1.75%.5. Si es así, se traza una nueva terraza paralela, ahora 40 m por encima

de la “madre”.6. Si la pendiente está fuera de rango, se corrige aumentandoo6. Si la pendiente está fuera de rango, se corrige aumentandoo

disminuyendo la pendiente en los tramos problemáticos. En este caso,se deben borrar y volver a dibujar paralelas las terrazas queya sehabían hecho, inclusive la “madre”, cuya pendiente ya no será del 1%.

7. Se repiten los puntos 3, 4 y 5 hasta cubrir toda la ladera.8. Cuando es imposible la paralelización, se hace un cambio yse marca

una nueva terraza “madre”.9. Si la longitud de las terrazas fuera excesiva (más de 200 m)se deberán

cortar, volcando en desagües empastados en el sentido de la máximapendiente.

Replanteo del sistema en el campoReplanteo del sistema en el campo

Construcción y mantenimiento

3%

4%

Terraza madre al 1%

150m

Desagüe empastado