“SECRETARÍA DE AGRICULTURA, GANADERÍA, DESARROLLO RURAL, PESCA Y ALIMENTACIÓN” Subsecretaría de Desarrollo Rural Dirección General de Apoyos Para el Desarrollo Rural
Terrazas
TERRAZAS
Definición. Las terrazas son los terraplenes formados por bordos de tierra, o la combinación de bordos y canales, construidos en sentido perpendicular a la pendiente del terreno.
Objetivo de las terrazas ●● Reducir la erosión del suelo. ●● Aumentar la infiltración del agua en el suelo para que esta pueda ser utilizada por los cultivos. ●● Disminuir el volumen de escurrimiento que llega a las construcciones aguas abajo. ●● Desalojar las excedencias de agua superficial a velocidades no erosivas. ●● Reducir el contenido de sedimentos en las aguas de escorrentía. ●● Acondicionar los terrenos para las labores agrícolas. Para que un sistema de terrazas sea efectivo debe usarse en combinación con otras prácticas, tales como: surcado al contorno, cultivos en fajas, rotación de cultivos y un manejo de acuerdo a la capacidad de uso del terreno. Además, se requiere de un sistema de manejo del agua, ya sea para almacenar los excesos de agua o conducirlos hacia cauces naturales, empastados, desagües subterráneos, drenes y estructuras de desviación de los excedentes de agua.
Adaptabilidad de las terrazas Las terrazas se adaptan a terrenos con diferentes características y para diseño y construcción depende de los factores como los que se presentan a continuación:
2
a) Clima: Las terrazas se adaptan a condiciones variadas de clima, lo que difiere es el tipo de sistema a utilizar. Así se tienen terrazas que almacenan el agua o desaguan los excesos de agua, si la precipitación media anual es menor o mayor de 800 mm respectivamente. b) Erosión: Las terrazas se construyen para reducir la erosión del suelo hasta la tasa de erosión máxima permisible o para recuperar terrenos fuertemente erosionados. En este caso, la construcción es costosa, el mantenimiento es constante y las operaciones de labranza en general son difíciles. c) Topografía: Al aumentar la pendiente, la construcción, el mantenimiento y las dificultades de laboreo de las áreas terraceadas pueden incrementarse los costos hasta llegar a ser mayores que los beneficios que pudieran obtenerse en un tiempo razonable. Los rangos de pendiente donde ya no es recomendable utilizar las terrazas no se determinan por alguna fórmula, sino por aspectos sociales, económicos y técnicos que incluyen la facilidad de laboreo y las prácticas de conservación adicionales por aplicar, los cuales deben analizarse para la construcción de terrazas, considerando en todos los casos que este sistema reduce la erosión de los suelos. d) Pedregosidad: Los suelos extremadamente pedregosos no permiten una construcción práctica y económica de las terrazas con maquinaria; sin embargo, en estos casos se pueden construir bordos de piedra acomodada para tratar captar los excesos de agua y sedimentos en las partes bajas de las parcelas. e) Suelos: Las características del suelo determinan el tipo de terraza y de desagüe que se debe utilizar, así como la profundidad de corte tolerable y el espaciamiento que debe existir entre las terrazas. Generalmente, cuando los suelos son profundos y permeables, se puede construir cualquier tipo de terraza, en cambio si los suelos son poco profundos e impermeables, es recomendable construir terrazas con gradiente que permitan la salida de los excesos de agua hacia un cauce natural o artificial debidamente protegido. f) Disponibilidad de maquinaria o mano de obra: Debido a los movimientos de tierra que implica la construcción de terrazas, algunas veces en las áreas de corte afloran a la superficie materiales no fértiles que pueden hacer prohibitivo algún sistema de terrazas.
Clasificación de terrazas
Clasificación de las terrazas de acuerdo a la secLos sistemas de terrazas se pueden clasificar según la con- ción transversal. dición de escurrimiento, el tipo de sección transversal y la clase de desagüe.
Clasificación de terrazas según la condición de escurrimiento. La agrupación está en función de las características pluviales y de suelos de cada región; se consideran dos tipos: Terrazas con declive o de drenaje. Se utilizan en áreas donde la precipitación anual es mayor de 800 mm o las características de permeabilidad y profundidad de los suelos, propician la acumulación excesiva de agua que es necesario desalojar hacia una salida natural o artificial debidamente protegida (Figura 1). Terrazas a nivel. Generalmente se recomiendan en áreas con precipitaciones menores de 800 mm anuales, o donde los suelos son profundos, con buena permeabilidad y capaces de retener toda el agua de lluvia.
La sección transversal está formada de un bordo y de un canal. La sección consta de tres pendientes laterales conocidas como: pendiente de corte, pendiente frontal y contrapendiente (Figura 3). Superficie original del terreno
Pend i
ente
de co
rte
Con al trap ont end e fr Bordo t n ient e i d e Canal Pen
Figura 3. Sección transversal Existen cinco tipos de secciones transversales de las terrazas que pueden adaptarse a las diferentes condiciones topográficas y ecológicas del lugar (Figura 4). Estas se discuten a continuación:. Corte
Relleno
Terrazas de base ancha Relleno Corte
Terrazas de barcos alternos Corte
Figura 1. Terrazas a declive que muestra el desagüe hacia un cauce empastado Este tipo de terraza se construye con un bordo y canal amplio a nivel, de manera que el agua se almacene a largo de la terraza. Algunas veces se cabecean los extremos para que el agua se infiltre en el suelo (Figura 2).
Relleno
Terrazas de base angosta Corte
Relleno
Terrazas de banco Area de captación Area de siembra Corte
Terrazas de canal amplio
Figura 2. Terrazas a nivel
Relleno
Figura 4. Tipos de secciones transversales de terrazas
3
Terrazas de base ancha. 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. Terrazas de banco o bancales. Las terrazas se construyen para formar bancos o escalones amplios. El bordo tiene el talud aguas abajo y debe ser protegido con vegetación permanente. Este tipo de terrazas aprovecha eficientemente el agua de lluvia o de riego y facilita el laboreo. Terrazas de bancos alternos. Este sistema está constituido por una serie de bancales construidos en forma alterna con fajas de terreno de cultivo o natural donde no se realiza ningún movimiento de tierra. El sistema se diseña para mejorar las condiciones del terreno para las labores agrícolas. 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. Terrazas de canal amplio o de Zingg. Este sistema de terrazas se forma por un área de siembra y otra de escurrimiento. El área de siembra esta conformada por un canal amplio a nivel construido en la parte baja, definida como área de captación. Esta terraza se recomienda para las zonas áridas donde se deja un área de siembra y otra de escurrimiento. El ancho del canal varía dependiendo de la pendiente del terreno, la profundidad permisible de corte, el ancho de la maquinaria, el tipo de cultivo y la precipitación pluvial de la zona. Atendiendo el tipo de las terrazas se pueden clasificar en los siguientes tres grupos: Terrazas con desagüe hacia un cauce empastado. Este sistema de terrazas se caracteriza por tener desagües hacia un cauce natural o empastado, los cuales pueden estar ubicados en diferentes partes del terreno (Figura 1). Terrazas con desagüe hacia un sistema de drenaje subsuperficial. Este tipo de terrazas se caracteriza por conducir los excedentes de agua hacia las partes bajas, donde previamente se ha instalado un sistema de tubería enterrada con entradas múltiples que permite desalojar los excesos de agua (Figura 5). Terrazas de absorción. Este sistema es el denominado de terrazas a nivel, donde los excesos de agua se infiltran a lo largo de las terrazas, a través del perfil del suelo (Figura 2).
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Figura 5. Terrazas con desagüe a un sistema subsuperficial
Criterios de diseño de terrazas Para el diseño de las terrazas, es necesario considerar los aspectos siguientes:
●● Espaciamiento entre terrazas. ●● Sección transversal Capacidad de almacenamiento y de desagüe de las terrazas.
Espaciamiento entre terrazas. El espaciamiento entre terrazas depende principalmente de la pendiente. Sin embargo, también influye la precipitación pluvial, la sección transversal de la terraza, los implementos agrícolas que se van a utilizar y el tamaño de las parcelas. De acuerdo con la sección transversal a construir se define el procedimiento para estimar el espaciamiento entre terrazas. Para las terrazas con secciones transversales de base angosta, base ancha y bancos alternos se utiliza el procedimiento que se presenta a continuación. Para las otras terrazas (bancales y de canal amplio), el espaciamiento se definirá en los trabajos donde se discuten estas. Cálculo del espaciamiento entre terrazas de base angosta. El espaciamiento se puede medir utilizando la diferencia de nivel entre ellas, denominado intervalo vertical (IV) o considerando la distancia horizontal entre ellas, que se conoce como intervalo horizontal (IH) expresado en metros. Generalmente el intervalo horizontal se mide sobre el terreno (distancia superficial), sobre todo en terrenos de poca pendiente pequeñas donde la diferencia entre el IH y la distancia superficial es mínima. En terreno con pendientes altas sí debe utilizarse el IH, ya que la distancia superficial puede provocar errores considerables (Figura 6).
Distanci
Intervalo Vertical
a Superfi
cial
Superficie original del terreno
Cuadro 1. Espaciamiento entre terrazas de base angosta al considerar la pendiente (P) y la precipitación P%
Intervalo Horizontal
Precipitación (mm) < 1,200
Figura 6. Mediciones utilizadas para el espaciamiento entre terrazas El intervalo vertical para una terraza de base angosta se calcula utilizando la siguiente fórmula: Donde: IV es el inter-
valo vertical (m); P es la pendiente media del terreno (%); 3 es un factor que se utiliza en áreas donde la precipitación anual es menor de 1,200 mm; 4 es el factor que se utiliza en áreas donde la precipitación anual es mayor de 1,200 mm; y 0.305 es el factor de conversión de unidades (pies a metros). El intervalo horizontal se estima utilizando la fórmula siguiente:
Donde: IH es el intervalo horizontal (m); IV es el intervalo vertical (m): y P es la pendiente del terreno (%).
> 1,200
Intervalo vertical (m)
< 1,200
>1,200
Intervalo horizontal (m)
2
0.81
0.76
40.50
38.00
4
1.02
0.91
25.50
22.75
6
1.22
1.07
20.33
17.83
8
1.42
1.22
17.75
15.25
10
1.62
1.37
16.20
13.70
12
1.83
1.52
15.25
12.66
14
2.03
1.68
14.50
12.00
16
2.24
1.83
14.00
11.43
18
2.44
1.98
13.55
11.00
20
2.64
2.13
13.20
10.65
22
2.84
2.28
12.90
10.36
24
3.05
2.44
12.70
10.16
26
3.25
2.59
12.50
9.96
28
3.45
2.74
12.32
9.78
30
3.66
2.90
12.20
9.67
32
3.86
3.05
12.03
9.53
34
4.06
3.20
11.94
9.41
36
4.27
3.35
11.86
9.30
38
4.47
3.50
11.76
9.21
Los valores de los intervalos vertical y horizontal para diferentes pendientes se muestran en el Cuadro 1
40
4.67
3.66
11.67
9.15
50
5.69
4.42
11.38
8.84
Sección transversal de la terraza de base angosta
●● Cuando el material de préstamo se obtiene aguas arriba del bordo (a)
Al diseñar estas terrazas se debe definir la ubicación del banco de préstamo. El material puede obtenerse de la parte de aguas arriba o abajo bordo, o bien dividir los requerimientos del material tomando una parte de aguas arriba y otra de aguas abajo (Figura 7). Relleno
a) Corte b)
c)
Figura 7. Ubicación de los materiales de préstamos para las terrazas de base angosta.
Se recomienda para suelos con más de 50 cm de profundidad y precipitación alta, ya que al seleccionar este sistema, se aumenta la capacidad de almacenamiento total de la terraza ya que se consideran los volúmenes de almacenamiento natural y excavación. ●● Cuando el material de préstamo se obtiene aguas abajo del bordo (b) En este caso el material puede provenir de una zanja o de una sección parabólica, donde lo único que se hace variar es la profundidad de corte, para obtener el volumen de tierra necesario para construir el bordo. Este procedimiento, se recomienda cuando se trata de propiciar la formación de las terrazas de banco y cuando la precipitación no sea alta, ya que la capacidad de almacenamiento se reduce porque no se tiene el almacenamiento de excavación y solo se considera el almacenamiento natural.
5
●● Cuando el material de préstamo se obtiene tanto de aguas arriba como de aguas abajo del bordo (c) Este sistema de construcción de terrazas, se recomienda en suelos poco profundos, ya que la profundidad de corte se reduce. Este tipo de construcción incrementa ligeramente la capacidad de almacenamiento del agua, porque en la parte aguas arriba del bordo se suman los almacenamientos de excavación y natural, pero tiene el inconveniente que se incrementa el área que cubre la sección transversal, lo cual reduce el área cultivable.
Las dimensiones propuestas para las terrazas de base angosta se presentan en el Cuadro 2.
Cuadro 2. Dimensiones propuestas para las terrazas de formación sucesiva. Pendiente
40
45 1a5 50
40
H B
Figura 8. Sección transversal de una terraza de base angosta (zona de préstamo agua abajo)
45 6 a 10 50
Los bordos pueden ser parabólicos o trapezoidales y la relación entre la base y la altura es de 2 o 3 es a 1. Esta relación se selecciona dependiendo de tipo de suelo y la capacidad de almacenamiento deseada. En el caso de los bordos tipo trapezoidal se recomienda un corona de 20 a 30 cm en función de su altura. Con las dimensiones de la base y la altura del bordo o el canal se puede estimar el área de la sección transversal del canal y del bordo, que al multiplicarla por un metro de ancho se determina el volumen de relleno del bordo o corte del canal (m3/ml) y se multiplica por el largo de la terraza se obtiene el volumen de corte y relleno de la terraza.
45
50 11a 15 55
45
Capacidad de almacenamiento de las terrazas de base angosta Antes de la construcción de las terrazas hay que definir si las terrazas de base angosta son para la captación del agua de lluvia o para el desagüe de los escurrimientos superficiales de acuerdo con las necesidades locales. Para las terrazas de base angosta a nivel se tiene que calcular la capacidad de almacenamiento.
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H1
Y1
cm
Y1 H1
B
%
Dimensiones de las terrazas de base angosta La sección transversal de la terraza de base angosta considera un canal parabólico con un ancho (Y1) una profundidad de corte (H1) y un bordo con una base (B) y una altura del bordo (h) (Figura 8).
h
50 16 a 20 55
Capacidad de almacenamiento
l/m lineal
80
20
160
1,413
90
20
180
1,428
100
20
200
1,443
90
20
202
1,789
100
25
180
1,805
110
25
198
1,822
100
25
200
2,208
110
25
220
2,227
120
30
200
2,245
80
20
160
765
90
20
180
780
100
20
200
795
90
20
202
969
100
25
180
985
110
25
198
1,002
100
25
200
1,196
110
25
220
1,214
120
30
200
1,232
90
20
202
695
100
25
180
712
110
25
198
728
100
25
200
858
110
30
183
877
120
30
200
895
110
30
202
1,039
120
30
220
1,059
130
30
238
1,079
90
20
202
559
100
25
180
575
110
25
198
592
100
25
200
690
110
25
220
708
120
30
200
726
110
30
202
834
120
30
220
855
130
30
238
875
Capacidad de almacenamiento. El volumen de agua por almacenar de una terraza de base angosta considera los volúmenes de excavación y de embalse natural como se observa en la Figura 9. El almacenamiento del embalse natural es el que forma la superficie del terreno y el bordo, considerando que el material de préstamo para construir éste, se obtiene de la parte baja y el excavado, cuando dicho material corresponde a la parte de aguas arriba del bordo. Almacenamiento natural Bordo de la Terraza Almacenamiento excavado
Cuadro 3. Coeficientes de escurrimientos para utilizarlos en el método racional. Uso Agrícola (cultivos) Pastizales
Linea original del terreno
Figura 9. Tipos de almacenamiento en una terraza De acuerdo con el volumen de escurrimiento calculado, el bordo de la terraza debe tener una altura suficiente para asegurar la capacidad de almacenamiento deseada. Capacidad de almacenamiento de las terrazas de base angosta. Para determinar la capacidad de almacenamiento en litros por metro lineal en un sistema de terrazas de base angosta, es necesario considerar los aspectos siguientes: ●● Pendiente del terreno. ●● Espaciamiento entre terrazas. ●● Lluvia máxima esperada para un período de retorno dado (generalmente cinco años). ●● Coeficiente de escurrimiento. El procedimiento recomendado para determinar la capacidad de almacenamiento de un sistema de terrazas de base angosta, es el siguiente: Primeramente se calcula el espaciamiento entre terrazas por el procedimiento previamente definido, para después calcular el escurrimiento por almacenar utilizando el método racional modificado de acuerdo con la siguiente fórmula.
Donde: Q es el volumen por almacenar (m3/ml); C es el coeficiente de escurrimiento, adimensional; L es la lluvia máxima en 24 horas (periodo de retorno de 5 años) en mm y A es el área de drenaje (largo por ancho de la terraza) en m2. Los valores del coeficiente de escurrimiento que pueden utilizarse en el cálculo de la capacidad de almacenamiento de las terrazas de base angosta se muestran en el Cuadro 3.
Bosque
Pendiente %
Gruesa
Textura Media
Fina
0a2
0.08
0.11
0.14
2a6
0.13
0.15
0.19
>6
0.16
0.21
0.26
0a2
0.12
0.18
0.24
2a6
0.20
0.28
0.30
>6
0.30
0.37
0.44
0a2
0.05
0.08
0.10
2a6
0.08
0.11
0.13
>6
0.11
0.14
0.16
La lluvia máxima en 24 horas para un periodo de retorno se puede obtener de tablas o estimar si se tiene la información de lluvia máxima en 24 horas para varios años y obtenerlo utilizando el siguiente procedimiento: ●● Obtener los datos de lluvia máxima en 24 horas por varios años ●● Ordenar la lluvia máxima de mayor a menor ●● Calcular la probabilidad de excedencia (Pe) donde: m es el número de orden y n es número de años de observación.
●● Calcular la probabilidad de no excedencia (Pne) ●● Calcular el periodo de retorno en años (PR) como:
El área de drenaje de la terraza de base angosta se determina considerando el intervalo vertical ajustado al ancho de la maquinaria a utilizar en el área por terracear. Considerando el coeficiente de escurrimiento seleccionado (de acuerdo con el uso y tipo del suelo y la pendiente media del terreno), la precipitación máxima en 24 horas para un periodo de retorno de 5 años y el intervalo horizontal entre terrazas por unidad de ancho se puede estimar el volumen por almacenar. El volumen estimado de escurrimiento (Q) debe compararse con el volumen por almacenar (QA) de la terraza de base angosta (volumen de excavación y natural previamente definidos). Si Q>QA, es mayor el se deben aumentar las dimen-
7
siones del bordo hasta que el QA>Q; entonces se aceptan las dimensiones de las terrazas.
Capacidad de desagüe de las terrazas de base angosta Las terrazas de base angosta pueden trazarse con un desnivel para desalojar los excesos de agua hacia un cauce natural o artificial. Este tipo de terrazas se recomiendan para terrenos con baja permeabilidad y en zonas con altas precipitaciones donde no es posible almacenar los excesos de agua, sino conducirlos hacia una salida, Las dimensiones para este tipo de terrazas son iguales las reportadas en el Cuadro 2 y lo único que varía es que el canal en lugar de trazarlo a nivel, se traza con pendiente para desaguar los excesos de agua a velocidades no erosivas. Para el diseño de las terrazas de base angosta con desagüe, es necesario calcular el escurrimiento máximo instantáneo para un periodo de retorno de 5 años y definir la pendiente del canal de la terraza y la sección transversal del canal que permita desalojar los excesos de agua. Escurrimiento máximo instantáneo. Para su estimación se recomienda el método racional modificado que se estima utilizando la fórmula siguiente:
Donde: qp es el volumen por desalojar (m3/seg); C es el coeficiente de escurrimiento (adimensional); L es la lluvia máxima en 24 horas (periodo de retorno de 5 años) en mm, A es el área de drenaje en ha y 360 es un factor de ajuste de unidades. Para calcular el escurrimiento máximo instantáneo para el periodo de retorno deseado, se utiliza el procedimiento descrito, proponiendo un valor de C, la lluvia máxima en 24 hrs para el periodo de retorno deseado y el área de drenaje definida por el espaciamiento entre terrazas (IH ajustado) y la longitud de la terraza que se expresa en hectáreas). Diseño del canal de la terraza. La sección transversal del canal a construir recomendable es el triangular, las fórmulas para estimar el área, el perímetro de mojado, el radio hidráulico y el ancho superficial se presentan en la Figura 10.
Figura 10. Especificaciones de diseño de un canal triangular
8
Radio Ancho Area Perímetro mojado hidráulico superficial A p R T
Sección
zd d
1
z
T
zd 2
zd z
2d z 2 1
zd 2 2d z 2 1
2zd
1
2
d z +1
El procedimiento de cálculo incluye los siguientes pasos: ●● Se calcula el escurrimiento máximo instantáneo (qp) para un periodo de retorno de cinco años con el procedimiento descrito. ●● Se selecciona la velocidad máxima permisible en el canal de acuerdo con las características del suelo y de la vegetación que tendrá el canal. ●● La velocidad máxima permisible (V en m/seg) dependerá del tipo sustrato (textura del suelo) y las condiciones de operación en cuanto a la cobertura de suelo. Los valores se muestra a continuación: Material
Suelo desnudo
Pasto con cobertura media
Pasto con buena cobertura
Arena limosa
0.3
0.75
1.5
Arena fina
0.5
0.9
1.5
Arena gruesa
0.75
1.25
1.7
Arena
0.75
1.5
2
Migajón arcilloso
1
1.7
2.3 2.1
Arcilla
1.5
1.8
Grava gruesa
1.5
1.8
Tepetate, material consolidado
1.8
2.1
Material cementado
2.5
●● D e la ecuación de continuidad se despeja A (área de la sección transversal) con lo que resulta:
●● E stimar la velocidad del flujo de agua utilizando la ecuación de Manning:
Donde: V es la velocidad del flujo (m/seg); R es el radio hidráulico, S es la pendiente del terreno en tanto por uno y n es el coeficiente de rugosidad. ●● C onsiderando que se va diseñar un canal triangular se estima el área, perímetro de mojado, radio hidráulico y ancho superficial con la fórmulas que se presentan en la Figura 10. ●● El área del canal por diseñar se estima proponiendo un talud (1/Z), una profundidad del canal (d) y utilizando la siguiente expresión . ●● El perímetro de mojado se estima con la siguiente formula: ●● El radio hidráulico, es la relación entre el área y el perímetro de mojado del canal, se estima con la expresión ●● Para aplicar la ecuación de Manning se debe proponer un valor de pendientes máxima permisible de acuerdo con la longitud de la terraza y el tipo de suelo. Los valores de pendiente propuestos se presentan a continuación: Longitud de la terraza (m)
Pendiente en % Suelo erosionable
Suelo resistente
Mayor de 150
0.35
0.5
60 – 150
0.5
0.65
30 – 60
1
1.5
Menor de 30
2
2.5
El coeficiente de rugosidad para diferentes materiales se puede seleccionar del cuadro siguiente: Material
n
Arena fina coloidal
0.02
Marga arenosa no coloidal
0.02
Marga limosa no coloidal
0.02
Limo aluvial no coloidal
0.02
Marga firme
0.02
Ceniza volcánica
0.02
Arcilla dura muy coloidal
0.025
Limo aluvial coloidal
0.025
Lutita y tepetate
0.025
Grava fina
0.02
Marga con cantos rodados
0.03
Limos con cantos rodados
0.03
Grava gruesa
0.025
Grava con cantos rodados
0.035
Suelos agrícolas
0.03
Con los valores numéricos de las variables de la ecuación de Manning, se procede a calcular el valor de la velocidad teórica. Si el valor de velocidad calculada es mayor que la velocidad máxima permisible, es necesario diseñar un canal más amplio, para disminuir el radio hidráulico y consecuentemente la velocidad, hasta lograr que la velocidad calculada sea menor que la velocidad máxima permisible seleccionada. Si la velocidad calculada es mayor que la velocidad máxima permisible, entonces se debe diseñar un canal más pequeño, que cumpla con la condición mencionada. La longitud de las terrazas de base angosta con canal de desagüe es importante ya que la longitud máxima recomendable para que una terraza drene en una dirección determinada es de 300 m. Cuando el canal excede de esa longitud, la altura del bordo de la terraza debe ser mayor, lo cual incrementa los costos por movimientos de tierra. En suelos permeables y con pendiente uniforme, las terrazas funcionan satisfactoriamente aun con longitudes de 500 m, siempre y cuando se proyecten, construyan y mantengan en forma adecuada. En terrenos con cárcavas o de pendiente irregular, la longitud no debe exceder de 200 m. Los canales de desagüe de las terrazas deben descargar los excesos de agua hacia cauces bien protegido para evitar el crecimiento del sistemas de drenaje. Los desagües colectores deben construirse antes, ya que es necesario asegurar el establecimiento de una buena cobertura vegetal en el mismo.
Ejemplo de diseño de un sistema de terrazas de base angosta Se desea establecer un sistema de terrazas de base angosta en un predio agrícola ubicado en Huejotzingo, Puebla de 200 m de largo, 180 m de ancho, la cota de la parte alta es de 2,245 y la parte baja es de 2,239 msnm. El suelo es migajón arenoso, profundo y la precipitación media anual de la zona es de 800 mm. Se trata de determinar el espaciamiento entre terrazas, la sección transversal y la capacidad de almacenamiento de agua. Para diseñar las terrazas de base angosta se hizo un programa en Excel que permite obtener las variables solicitadas con el procedimiento siguiente: ●● C on la información del largo, ancho y cotas del predio, se calcula el área y la pendiente media del terreno.
9
Datos de la parcela Largo: Ancho:
Dimenciones 200 m 180 m
Parte alta: Parte baja:
Precipitación media:
Cotas
2.245.0 m 2,239.0 m
800 mm
Area: 3.6 ha
Con la precipitación máxima en 24 h para un periodo de retorno de 5 años de 77.54 mm, la textura media, el uso agrícola, la pendiente y el intervalo horizontal ajustado se calcula el volumen escurrido y la capacidad de almacenamiento de la terraza de base angosta en l/m lineal, en el formato en Excel que se muestra a continuación: Volumen escurrido por metro lineal de terraza
Pendiente media: 3%
●● C on la pendiente y la precipitación media anual se calcula el espaciamiento entre terrazas (intervalo vertical e intervalo horizontal).
Q = CLA
Donde: Q = Volumen escurrido (l/m lineal) C = Coeficiente de escurrimiento (adimencional) A = Área unitaria de escurrimiento (m2) L = Lluvia mámima en 24 h para un PR 5 años (mm)
A = 1x lH
Espaciamiento entre terrazas Intervalo vertical IV = (2+ Intervalo Horizontal IH =
Donde: IV = Intervalo vertical IH = Intervalo horizontal P = Pendiente media (%) 3 ó 4 = Factor de precipitación
P )×0.305
3ó4
IV = 100 P
3 si precipitación < 1,200 mm 4 si precipitación > 1,200 mm
Intervalo Horizontal= 30.5 m
Intervalo Vertical= 0.92m
Distancia Superficial = 30.51m
Espaciamiento ajustado= 29.40
El volumen escurrido de la terraza fue de 341.95 l/m lineal, el cual se compara con la capacidad de almacenamiento de una terraza tipo que se muestra en el cuadro siguiente: DIMENCIONES RECOMENDADAS Pendiente %
h
40 1a5
45 50
Donde Pe = Probabilidad de excedencia Pne = Probabilidad de no excedencia Pn = Periodo de retorno m = Número de orden del evento n = Número de eventos registrados
Lluvia máxima en 24 h (mm)
1976 1977 1978 1979 1980 1981 1982 1983 1984 1985 1986 1987 1988 1990 1993
40 50 35 85 59 76 60 48 78 39 44 34 80 60 28
Calcular o actualizar periodo de retorno
Lluvia máx. en 24 h (mm)
PR 5.3 4
Lluvia máxima en 24 h (mm)
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15
78 76
Lluvia mámima en24 h para un PR 5años = 77.54 mm
10
Pe
Pne
85 80 78 76 60 60 59 50 48 44
0.063 0.125
0.938 0.875
0.188 0.250 0.313
0.813 0.750 0.688
0.375
0.625
0.438 0.500 0.563
0.563 0.500 0.430
0.625
0.375
40 39
0.688 0.750 0.813
0.313 0.250 0.188
0.875 0.938
0.125 0.063
35 34 28
n=15
cm 80 90 100 90 100 110 100 110 120
Y1
20 20 20 20 25 25 25 25 30
Capacidad de almacenamiento
160 180 200 202 180 198 200 220 200
l/m lineal
1,413 1,428 1,443 1,789 1,805 1,822 2,208 2,227 2,245
Almacenamiento
Y1 H
H1 B
Del cuadro anterior se seleccionan las medidas del bordo tipo, de tal forma que su capacidad de almacenamiento sea menor al escurrimiento pico calculado y tratando de mover el menor volumen de tierra para disminuir costos.
Con los resultados obtenidos del programa de Excel, podemos empezar a trazar las líneas que servirán de guía para el trazo de la terraza.
Datos ordenados Número de Orden (m)
H1
B
Trazo de las terrazas
Cálculo de lluvia máxima en 24 h para periodo d retorno de 5 años
Año
Volumen Escurrido (l/m lineal) = 341.95
Dimenciones de la terraza y capacidad de almacenamiento (Terraza a nivel)
Para calcular la capacidad de almacenamiento se debe obtener la precipitación máxima en 24 h para un periodo de retorno de 5 años. Para ello, es recomendable obtener al menos 9 datos de precipitación máxima en 24 h de años previos y utilizando la hoja en Excel diseñada se obtiene directamente la que corresponde a 5 años.
Captura datos de precipitacion
Area de escurrimiento (m2) = 29.4
Uso actual del suelo = Agrícola Textura del suelo = Media Pendiente media (%) = 3
m
El intervalo vertical (IV) calculado fue de 0.92 m y el intervalo horizontal (IH) de 30.95 m. Este último debe ajustarse al ancho de la maquinaria que se va a utilizar en el predio, razón por la cual el IH que se propone es de 29.4 m, dado que la maquinaria que se utilizará tiene un ancho de 4.2 m.
r
Coeficiente de escurrimiento = 0.15
Datos:
PR 16.0 8.0 5.3 4.0 3.2 2.7 2.3 2.0 1.8 1.6 1.5 1.3 1.2 1.1 1.1
Para empezar con el trazo de las terrazas, primero se marca una línea guía perpendicular a la pendiente en la mitad del terreno. La línea guía se traza con el nivel disponible y se marca con yeso o cal; las demás terrazas se trazan paralelas a la línea guía utilizando el IH modificado (17m).
Bibliografía. Hudson, N.W 1981. Soil Conservation. Ithaca, New York, USA. Cornell University Press. Second Edition. Pizarro, T.R., P.C. Sangüesa., C.C. Bravo., D.C. Farías., B.M. Soto y V.P. Flores 2003. Manual de Conservación de agua y suelo. Instructivo No.2. Terrazas Agrícolas y Forestales. Facultad de Ciencias Forestales. Universidad de Talea. SARH. Colegio de Postgraduados. 1991. Manual de conservación del suelo y del agua. Montecillo, Estado de México. México. 581 pp. Schwab, G.O., D.D. Fangmeier., W.J. Elliot and R.K. Frevert, 1993. Soil and Water Conservation Engineering. Fourth Edition. New York. USA. John Wiley & Sons Inc. 507 pp.
De acuerdo con el espaciamiento ajustado y a los cálculos realizados, se construirán 6 terrazas con las siguientes dimensiones:
USDA, NRCS. 1979. National Engineering Handbook, Part 650. Engineering Field Handbook. Chapter 8. USDA, NRCS. 1998. Terraces. Alabama, Guide Sheet No. AL 600.
Almacenamiento
Y1 H
H1 B
h = 40 cm B = 80 cm H1 = 20 cm Y1 = 160 cm
Para iniciar la construcción debe removerse la vegetación que haya en el sitio por trabajar. Se recomienda hacer los ajuste necesarios en la base de la terraza para evitar surcos muertos o cornejales; el desnivel que se pueda tener por este ajuste puede compensarse nivelando la corona del bordo. No puede haber desniveles mayores a 10 cm en la base de la terraza.
USDA, NRCS. 2008. Terraces. Conservation Practice Standard.
Elaboraron: Mario R Martínez Menes (mmario@colpos.mx) Erasmo Rubio Granados (erubio@colpos.mx) Carlos Palacios Espinosa Especialidad de Hidrociencias del Colegio de Postgraduados, Montecillos, Estado de México. 2009.
Como se trata de una terraza de absorción deben cerrarse los extremos del bordo para evitar la salida de agua. Finalmente, es recomendable sembrar especies vegetales que protejan el bordo, por ejemplo: maguey, nopal, pasto, árboles frutales, entre otros.
TERRAZAS.xlsm
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