Master Thesis ǀ Tesis de Maestría submitted within the UNIGIS MSc programme presentada para el Programa UNIGIS MSc at/en
Interfaculty Department of Geoinformatics- Z_GIS Departamento de Geomática – Z_GIS University of Salzburg ǀ Universidad de Salzburg
Modelo de distribución del riego comunitario en la comunidad La Chimba, Parroquia Olmedo, Ecuador Distribution model of community irrigation in the community La Chimba Parroquia Olmedo, Ecuador by/por
Ingeniero Wilson Wilmer Ushiña Yascual 01423655 A thesis submitted in partial fulfilment of the requirements of the degree of Master of Science (Geographical Information Science & Systems) – MSc (GIS) Advisor ǀ Supervisor: Anton Eitzinger PhD
Cayambe – Ecuador, 14 de junio del 2019
Compromiso de Ciencia Por medio del presente documento, incluyendo mi firma personal certifico y aseguro que mi tesis es completamente el resultado de mi propio trabajo. He citado todas las fuentes que he usado en mi tesis y en todos los casos he indicado su origen.
(Lugar, Fecha)
(Wilson Wilmer UshiĂąa Yascual)
Dedicatoria El presente trabajo deseo dedicarle a mi familia, especialmente a dos personas muy importantes en mi vida, quienes me dieron la fuerza y motivación para cumplir mis sueños. Mil gracias Janeth y Alexis, mi esposa e hijo. A los seres que me dieron la vida y me abrieron los ojos, mis padres amados María y Remigio. A mis hermanas queridas Blanca, Marisol, Magaly y Heidy por su cariño y apoyo moral. Para aquellas personas que la vida me regaló para conformar mi familia: Mis suegros queridos y segundos padres Delia y Medardo. A mis cuñadas Isaura y Elizabeth que siempre me han brindado su apoyo incondicionalmente. A mis cuñados Oswaldo, Sergio, Darwin y José, muchas gracias. Y a todos mis sobrinos y sobrinas que con su alegría y sus juegos me vuelven niño.
Agradecimiento
Gracias al equipo UNIGIS, docentes, tutora, supervisor de tesis y a los compañeros de la promoción 2014B por la experiencia vivida y los conocimientos compartidos. Un agradecimiento sincero a dirigentes, usuarios de la comunidad La Chimba que confiaron en mí y me abrieron las puertas para compartir sus problemas y necesidades Gracias a Dios por la vida y las bendiciones derramadas.
RESUMEN
Esta investigación presenta a los Sistemas de Información Geográfica (SIG), como una alternativa que favorece a la toma de decisiones orientados a mejorar el modelo de distribución del agua de riego en la comunidad La Chimba, localizada en la parroquia Olmedo, cantón Cayambe, Ecuador. El problema radica en el descontento de sus usuarios/as por la desigualdad de reparto del recurso hídrico especialmente en la época de estiaje. La falta de conocimiento técnico y la precaria información existente se ha convertido en una debilidad para buscar opciones de mejora. La metodología propuesta persigue generar una línea base de información de riego anclada a un catastro predial y desde aquí modelar escenarios y respuestas con respecto a usuarios/as, superficie, cultivo, textura de suelo e infraestructura de riego. Mediante la aplicación del software CropWat 8.0, desarrollado por la Organización de las Naciones Unidas para la Alimentación y la Agricultura (FAO), se calcula la evapotranspiración del cultivo patrón para, mediante programación de riego, obtener su lámina de riego. En conclusión, esta tesis propone distribuir el agua de riego mediante caudal calculado deacuerdo al cultivo patrón y superficie regable. Los turnos y frecuencia deben adaptarse a los escenarios desarrollados en este estudio. La aplicación del presente modelo es de fácil utilización para el administrador del módulo de riego y aceptable para sus usuarios finales, sin embargo, es preciso establecer medidas de control para evitar robos de agua así como también para sancionar con cortes en caso de existir incumplimiento de las normativas aprobadas por la comuna.
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ABSTRACT
This research presents Geographical Information Systems (GIS) as an alternative to stimulate the decision-making oriented towards improving the irrigation model used in the La Chimba community, located in the Olmedo parish, Cayambe, Ecuador. The problem is rooted in the discontent of its users due to the uneven distribution of irrigation water especially during the dry season. The lack of technical knowledge and scarce data available for the study area has become an obstacle for improving the situation. The proposed methodology aims to generate an information baseline for irrigation anchored to a predial cadaster of La Chimba Community in order to develop different scenarios for irrigation taking into consideration users, surface, crop, soil texture and irrigation infrastructure. Through the application of the CropWat software 8.0 developed by FAO the crop evapotranspiration is calculated to obtain an irrigation endowment for crops through irrigation programming. In conclusion, this thesis proposes distributing irrigation water by calculated flow according to the standard crop and irrigable surface. The turns and irrigation frequencies should be adapted to the scenarios developed in this study. The application of this model is of simple use for the irrigation module administrator and acceptable for its final users. However, it is necessary to establish measures of control in order to avoid illegal abstraction of water as well as to define sanctions in case of violating the normative approved by the commune.
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INDICE DE CONTENIDO Contenido CAPITULO 1. INTRODUCCIÓN ............................................................................................ 11 1.1.
Antecedentes del problema ..................................................................................... 11
1.2.
Objetivos y preguntas de investigación ................................................................... 12
1.3.
Hipótesis .................................................................................................................. 13
1.4.
Justificación............................................................................................................. 14
1.5.
Alcance .................................................................................................................... 15
CAPITULO 2. REVISIÓN DE LITERATURA ....................................................................... 16 2.1.
Marco Teórico ......................................................................................................... 16
2.1.1.
SIG y la distribución del agua de riego ............................................................... 16
2.1.2.
Función de un SIG para crear un modelo distribución del agua de riego ........... 17
2.1.3.
Parámetros para diseñar un modelo de distribución del agua de riego usando SIG ………………………………………………………………………………….18
2.2.
Marco Histórico....................................................................................................... 32
2.3.
Marco Metodológico ............................................................................................... 35
2.3.1.
Técnicas y métodos para diseñar un modelo de distribución del agua para riego
usando SIG ........................................................................................................................ 35 2.3.2.
Cálculo de la evapotranspiración ......................................................................... 40
2.3.3.
Modelos de simulación. ....................................................................................... 43
CAPITULO 3. METODOLOGIA ............................................................................................. 46 3.1. Área de Estudio ......................................................................................................... 46 3.2.
Flujograma de la Metodología ................................................................................ 52
3.2.1.
Preparación de información geoespacial de la zona de estudio ........................... 53
3.2.2.
Conceptualización de base de datos georeferenciados ........................................ 54
7
3.2.3.
Modelo de distribución de riego .......................................................................... 57
CAPITULO 4. RESULTADOS Y DISCUSIÓN ...................................................................... 61 4.1.
Resultados ............................................................................................................... 61
4.2.
Discusión de Resultados.......................................................................................... 84
CAPÍTULO 5. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES ............................................... 89 5.1.
Conclusiones ........................................................................................................... 89
5.2.
Recomendaciones .................................................................................................... 91
REFERENCIAS ........................................................................................................................ 92 ANEXOS ................................................................................................................................. 100
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INDICE DE TABLAS
Tabla 1. Agua disponible en suelos con diferentes texturas. .................................................... 27 Tabla 2. Eficiencia de aplicación por método de riego ............................................................ 31 Tabla 3. Estaciones meteorológicas en el cantón Cayambe, Provincia Pichincha, Ecuador. ... 48 Tabla 4. Área potencial de riego según su uso y cobertura de suelo, comunidad La Chimba. 62 Tabla 5. Redes primarias de riego y reservorios en la zona alta de la comunidad La Chimba.65 Tabla 6. Redes primarias de riego y reservorios en la zona baja de la comunidad La Chimba. ................................................................................................................................................... 65 Tabla 7. Redes secundarias y área de riego en la zona alta - comunidad La Chimba. ............ 67 Tabla 8. Redes secundarias y área de riego en la zona baja - comunidad La Chimba. ........... 68 Tabla 9. Predios, usuarios y área potencial irrigada por módulo de riego en la comunidad La Chimba....................................................................................................................................... 70 Tabla 10. Oferta hídrica de riego en la comunidad La Chimba................................................ 74 Tabla 11. Cálculo de la ET0, con el método de Penman-Monteith, de las estaciones meteorológicas Olmedo - Pichincha y Hacienda Pesillo. .......................................................... 75 Tabla 12. Estimación de la precipitación efectiva de la estación meteorológica Olmedo Pichincha y Hda. Pesillo. ........................................................................................................... 76 Tabla 13. Coeficientes del cultivo de pasto. ............................................................................. 76 Tabla 14. Cálculo de la ETc y la Nac del cultivo pasto, sembrado en marzo. ......................... 79 Tabla 15. Programación del riego para el cultivo de pasto....................................................... 80 Tabla 16. Distribución de caudal por módulo de riego en la zona alta de la comunidad La Chimba....................................................................................................................................... 81 Tabla 17. Distribución de caudal por módulo de riego en la zona baja de la comunidad La Chimba....................................................................................................................................... 82 Tabla 18. Programación de turnos de riego en la comuna La Chimba. .................................... 83
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INDICE DE FIGURAS
Figura 1. Infraestructura de riego diseñado con los Sistemas de información Geográfica. ..... 21 Figura 2. Red de abastecimiento de riego dividido en varios grafos. ....................................... 36 Figura 3. Superposición de capas temáticas. ............................................................................ 38 Figura 4. Ubicación comunidad La Chimba............................................................................. 46 Figura 5. Precipitación media mensual comunidad La Chimba. .............................................. 49 Figura 6. Temperatura media mensual comunidad La Chimba. ............................................. 50 Figura 7. Velocidad del viento, comunidad La Chimba. .......................................................... 50 Figura 8. Humedad Relativa Comunidad La Chimba .............................................................. 51 Figura 9. Diagrama de flujo de la metodología. ....................................................................... 52 Figura 10. Ortofoto de la comunidad La Chimba..................................................................... 53 Figura 11. Codificación de los predios. .................................................................................... 54 Figura 12. Campo para el ingreso datos generales del propietario de la ficha predial. ............ 55 Figura 13. Campo para el ingreso datos mano de obra en la ficha predial............................... 55 Figura 14. Campo para el ingreso datos generales del predio en la ficha predial. ................... 55 Figura 15. Campo para el ingreso datos fuente de abastecimiento del agua en la ficha predial. ................................................................................................................................................... 56 Figura 16. Mapa de suelos del cantón Ibarra y Cayambe. ........................................................ 58 Figura 17. Uso y cobertura del suelo en la comunidad La Chimba. ........................................ 63 Figura 18. Redes primarias de riego comunidad La Chimba. .................................................. 66 Figura 19. Redes secundarias de riego comunidad La Chimba................................................ 69 Figura 20. Catastro predial de la comunidad La Chimba. ........................................................ 71 Figura 21. Zona Hidrográfica comunidad La Chimba. ............................................................ 73 Figura 22. Ingreso de coeficientes del cultivo pasto. ............................................................... 77 Figura 23. Textura de suelo comunidad La Chimba. ............................................................... 78 Figura 24. Propiedades generales de suelos arcillosos – limosos. ........................................... 79
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ÍNDICE DE ANEXOS Anexo 1. Mapa Catastro de riego Yanaurco, comunidad La Chimba.. ................................... 101 Anexo 2. Catastro de riego Cuchigir, comunidad La Chimba.. .............................................. 102 Anexo 3. Catastro de riego Hierba Buena, comunidad La Chimba. ....................................... 103 Anexo 4. Catastro de riego Cascajo, comunidad La Chimba.. ................................................ 104 Anexo 5. Catastro de riego Capulí Cabuyal, comunidad La Chimba. .................................... 105 Anexo 6. Catastro de riego Chilcacucho Buey Loma, comunidad La Chimba.. ..................... 106 Anexo 7. Catastro de riego Contadero, comunidad La Chimba.............................................. 107 Anexo 8. Catastro de riego Guanes, comunidad La Chimba.. ................................................ 108 Anexo 9. Catastro de riego Huasipungos, comunidad La Chimba.. ....................................... 109 Anexo 10. Catastro de riego María Magdalena, comunidad La Chimba.. .............................. 110 Anexo 11. Catastro de riego Paccha, comunidad La Chimba… ............................................. 110 Anexo 12. Catastro de riego San Joaquín Cabuyal, comunidad La Chimba. ......................... 110 Anexo 13. Catastro de riego San Juan San Rafael, comunidad La Chimba.. .......................... 110 Anexo 14. Catastro de riego San Ramón, comunidad La Chimba.. ........................................ 110 Anexo 15. Catastro de riego San Serapio Alto, comunidad La Chimba.. ............................... 110 Anexo 16. Catastro de riego San Serapio Morlán, comunidad La Chimba.. .......................... 110 Anexo 17. Catastro de riego Ugsha La Merced, comunidad La Chimba.. .............................. 110 Anexo 18. Catastro de riego Virgen Tunas, comunidad La Chimba. ..................................... 110 Anexo 19. Catastro de riego Yacupamba, comunidad La Chimba. ........................................ 110 Anexo 20. Catastro de riego San Serapio Alto, comunidad La Chimba. ................................ 110
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CAPITULO 1. INTRODUCCIÓN
1.1.
Antecedentes del problema
Al Nor Oriente de la serranía ecuatoriana, en el cantón Cayambe, se encuentra la comunidad La Chimba, que por su forma original y su espacio geográfico es afortunada de una gran riqueza hídrica lo que responde a la fertilidad de sus tierras, que la han convertido en una zona agrícola y ganadera por excelencia. A nivel de toda la comuna, existen varias redes de riego, ninguno cuenta con un catastro de predios a regar, únicamente disponen un padrón de usuarios y superficie de riego aproximada, por lo cual la dotación de agua no cuenta con soporte técnico que faculte el caudal a asignar, lo cual repercute que algunos sectores cuenten con mayor volumen de agua por área a irrigar. Por otro lado, la organización de usuarios/as de riego en la comuna La Chimba, muestran grandes debilidades en conocimientos de administración y reparto del agua según superficie de tierra, carecen de herramientas e instrumentos que permitan generar estrategias de organización, administración y distribución del agua. Junto a esto, en los últimos años los agricultores de esta zona han venido presenciando escasez de lluvias y por consiguiente una mayor demanda de agua, acarreando como consecuencia la disputa de agua entre sus usuarios/as. Con este preámbulo esta investigación y el presente trabajo está concebida en generar una base de datos que permita enlazar información relevante como: Superficie de tierra, padrón de usuarios/as, infraestructura de riego, cultivo, oferta del agua y clima. Estas variables son necesarias para plantear un modelo técnico comunitario que encamine a ordenar, asignar y planificar la disribución del agua de riego en forma equitativa y justa, convirtiendose en un reto necesario para el desarrollo integral de la comunidad La Chimba.
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1.2.
Objetivos y preguntas de investigación
1.2.1. Objetivo General
Analizar y plantear un modelo de distribución del agua de riego en la comunidad La Chimba, parroquia Olmedo Pesillo, Ecuador.
1.2.2. Objetivos Específicos
Generar un diagnóstico fisico y geoespacial del territorio regable de la comunidad La Chimba, mediante levantamiento de datos utilizando los Sistemas de Información Geográfica (SIG).
Determinar la oferta del agua con libre aprovechamiento adjudicada por la Secretaria Nacional del Agua del Ecuador (SENAGUA) a la comunidad La Chimba.
Determinar un régimen periódico de riego, utilizando información climatalógica de los anuarios del Instituto Nacional de Meteorología e Hidrología del Ecuador (INAMHI).
Modelar un diseño agronómico que permita conocer la lámina de riego para distribuir el agua de forma equitativa y técnica en la comunidad La Chimba.
Organizar turnos de riego por módulos que conforman la comunidad La Chimba.
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1.2.3. Preguntas de investigación
¿Cuál es el área potencial de riego según uso y cobertura de suelo en la comunidad La Chimba?
¿Cuántas redes primarias y secundarias existen en la comunidad La Chimba para el abastecimiento de agua para riego y cuál es su área de irrigación?
¿Cuántos predios, usuarios y área potencial existen por cada módulo de riego en la comunidad La Chimba?
¿Cuál es la oferta de agua que dispone la comunidad La Chimba?
¿Cuál es el valor para lámina de riego del cultivo patrón por hectárea, basados en las características físico climáticas de la comunidad La Chimba?
¿Cuál es la propuesta de distribución del agua en cantidad, turno y frecuencia para cada módulo en la comunidad La Chimba?
1.3.
Hipótesis
La generación de un catastro predial y el levantamiento de información base sostenible e integral del riego en la comunidad La Chimba, Ecuador, permitirá crear un modelo de distribución del recurso hidrico, siendo ésta el medio que permita administrar, mantener, operar y regar de una forma equitativa y justa.
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1.4.
Justificación
En la comunidad La Chimba, el agua es un recurso natural de mayor incidencia en la vida económica y social; de su disponibilidad o déficit depende el desarrollo de las actividades productivas para su supervivencia. En los últimos años, el problema de déficit del agua ha sido objeto de preocupación y debate debido al alto grado de desigualdad en la distribución, inclusión de nuevos usuarios, aporte de mano de obra en trabajos comunitarios, etc. Por lo antes expuesto la presente investigación pretende generar información base sostenible e integral del riego aplicando los SIG. Los beneficios esperados de la base de datos son múltiples y prácticos, se cimienta en la capacidad de almacenar información espacial y alfanumérica. Con esta herramienta se podrían realizar consultas como: ¿Área usuario/a? ¿Cultivo? ¿Módulo de riego? ¿Infraestructura de riego?, entre otras. Todo este aporte de información permitirá modelar a través del software CropWat 8.0, la distribución del riego en la comunidad La Chimba, bajo parámetros técnicos y sobretodo equidad social. En este marco, los beneficios sociales, que el presente modelo plantea se basa en una distribución equitativa del agua como parte central de la gestión del riego. En esta razón cada sector de la comunidad La Chimba dispondrá de un flujo de caudal, duración e intervalo de entrega de agua de acuerdo al requerimiento productivo y disponibilidad de agua. Además, este modelo servirá para fortalecer la organización de la comunidad así como para mejorar sus reglamentos y acuerdos, sobre la base de una clara relación entre derechos, obligaciones y sanciones.
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1.5.
Alcance
El presente estudio busca desarrollar la metodología de distribución del agua de riego, mediante la aplicación de los SIG y CropWat 8.0, en una área productiva que alcanza las 2,373.02 hectáreas, distribuidas en 1,080 parcelas, con base en los principios técnicos y sociales, que conlleven al uso eficiente y equitativo entre sus usuarios/as de la comunidad La Chimba, ubicada en la parroquia Olmedo del cantón Cayambe, provincia de Pichincha. La investigación se fundamenta en construir una base digital a escala 1: 2,000 que reúna: Infraestructura y catastro de los terrenos bajo riego de la comunidad; bases de datos correspondientes a las variables que determinan el requerimiento de riego, como son datos climáticos, cultivo, suelo y eficiencia de aplicación del riego. Además fusionar y respetar las variables ya establecidas en la comunidad como horarios, mingas y reglamentos, toda esta información ligada a un sistema geoespacial permitirá generar los resultados esperados. Entre las principales limitaciones, se identifica la discontinuidad de información estadística climatológica de la zona de estudio debido a que la estación meteorológica Olmedo - Pichincha fue retirada en el año 2013. A pesar de profundizar la difusión y socialización de la presente investigación, algunos usuarios/as de edad avanzada demuestran resistencia en la entrega de información. Por esta razón, en estos casos es preciso trabajar con los dirigentes y fortalecer las capacidades del talento humano para adoptar la tecnología SIG y ser aplicada por la propia gente de la comuna. Se considera un logro importante de esta investigación, que de sus aciertos y errores permitirán mejorarle y replicarlas en las diferentes comunidades que pertenecen a la parroquia Olmedo.
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CAPITULO 2. REVISIÓN DE LITERATURA 2.1.
Marco Teórico
En un modelo de distribución del agua para riego usando SIG, es necesario tomarlo en cuenta como base para la gestión del recurso hídrico a fin de buscar el mejor aprovechamiento entre sus beneficiarios en un marco de crecimiento socioeconómico y productivo. De esta manera, planificar, operar y regar técnicamente debe convertirse en una estrategia para producir alimento en el mundo. Teniendo en cuenta lo anterior se consideró varios trabajos científicos que servirán de referencia para presentar en este apartado: Conceptos, técnicas y métodos necesarios para alcanzar los objetivos del tema en estudio. 2.1.1. SIG y la distribución del agua de riego La consolidación de la agricultura de riego continúa siendo un aspecto prioritario, tanto para países desarrollados como en vías de desarrollo. Generalmente, el crecimiento sostenible de la agricultura se ve limitado por escasez de agua y tierras regables (Manz, 1994). Sin embargo, existe la posibilidad de incrementar en forma importante la producción agrícola si se utiliza eficientemente el agua y la infraestructura adecuada, cuyas acciones están en mejorar el manejo, operación de los sistemas de conducción, modernización de la infraestructura y adoptar prácticas agrícolas más adecuadas. De hecho, el nuevo escenario conformado por dichas mejoras, modificará significativamente la estructura productiva de la zona beneficiada, lo cual conlleva a un incremento en cantidad y calidad de producción local, la generación de nuevas fuentes de trabajo y el aumento sustancial de los ingresos del sector (Sagardoy, 2003). La disponibilidad de tecnología e informática ofrecen nuevas herramientas que acompañan, potencian y enriquecen los procesos llevados a cabo para incrementar la producción. Este es el caso de la geomática, a través de los SIG, permite un completo y preciso escenario territorial que favorece el análisis y comprensión de las múltiples variables que determinan el potencial productivo base para establecer esquemas de producción agrícola adecuados a las condiciones
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existentes. En este argumento, la determinación de sectores homogéneos de intervención mediante geoprocesamiento, permite el análisis conjunto e integrado de variables territoriales factibles de ser expresadas espacialmente, lo cual constituye el punto de partida necesario para establecer una tipología de explotaciones que oriente las líneas de acción en un nuevo escenario con mayor y mejor disponibilidad del recurso agua (Bastiaanssen, 2003). 2.1.2. Función de un SIG para crear un modelo distribución del agua de riego En riego, la razón fundamental para utilizar un SIG es la generación de información espacial. El sistema permite separar la información en diferentes capas temáticas y las almacena independientemente, permitiendo trabajar con ellas de manera rápida y sencilla. Los SIG aprovechan las posibilidades analíticas de las computadoras, facilitando múltiples operaciones que resultan difícilmente accesibles por medios convencionales: Generalización cartográfica, integración de variables espaciales, geoprocesamiento. La utilización de los SIG permite que el análisis espacial sea más comprensivo al integrar datos relevantes del medio, a diferentes escalas a fin de que estos datos se puedan organizar y ser manejados por los usuarios (Sakthivadel et al., 1999). La utilización de los SIG mejora la distribución del riego ya que se podría eliminar gran parte de las deficiencias en calidad de servicio mediante la planificación de turnos, asegura una rápida y eficaz gestión de los problemas de las redes y comunicación a los usuarios de las deficiencias en el servicio, sencillez en el mantenimiento, detección de problemas puntuales en elementos de la red y reducción de los costos de mantenimiento (Samaniego, 2009). Santamaría (2001) expone que las principales tareas que puede resolver un Sistema de Información Geográfica, ordenadas de menor a mayor complejidad, son: Localización: Preguntar por las características de un lugar concreto. Condición: El cumplimiento o no de unas condiciones impuestas al sistema. Tendencia: Comparación entre situaciones temporales o espaciales.
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Rutas: Cálculo de rutas óptimas entre dos o más puntos. Pautas: Detección de pautas espaciales. Modelos: Generación de modelos a partir de fenómenos o actuaciones simuladas. 2.1.3. Parámetros para diseñar un modelo de distribución del agua de riego usando SIG Diseñar un modelo de distribución del agua de riego requiere un claro entendimiento de los parámetros que intervienen en el balance hidrológico suelo-cultivo-clima y desde este alcance proponer medidas de distribución que mejoren el uso del agua a nivel parcelario. Estos parámetros son: espacial, agronómico, climático, oferta y demanda hídrica. 2.1.3.1. Parámetros espaciales El Catastro en el riego El autor Oropeza (2002) considera que: Una de las principales limitantes observadas en el sector agropecuario, está constituida por la ausencia de un registro de información confiable asociada a los predios rurales. Esta situación, imposibilita al planificador proyectar escenarios de trabajo acordes con las realidades locales. Si a esto se adiciona la importancia del recurso agua con especial atención en los potenciales polos de desarrollo constituidos por los sistemas de riego, se vislumbra imperativo consolidar un sistema de manejo y actualización de toda esta información.(p.20)
Concluye además que: El catastro digital en el riego, apoyado en los sistemas de información geográfica representa una herramienta tecnológica valiosa para la planificación de las actividades en el sector agropecuario. Permite organizar los esfuerzos hacia el mejoramiento de la productividad, proporcionando la información oportuna para impactar positivamente las estructuras productivas a escala parcelaria, orientando la inversión y brindando la posibilidad de integrar la información en una red regional de datos agrícolas y pecuarios. (Oropeza, 2002, p.20)
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Según Meyrat (2000), la aplicación del catastro en el riego, ayuda a conocer el área, la ubicación de los predios y sus características particulares con respecto a situaciones variables como tipo de canal, horas de riego, turnos por semana y caudales recibidos, permitiendo su posterior análisis según el tipo de estudio requerido. La individualización predial o catastro tiene por objeto delimitar las propiedades de una determinada área y determinar diferentes comportamientos socio-espaciales para ubicar las características individuales de cada predio, mismas que son necesarias para conocer su valor y la posterior cobranza de impuestos (Apunte, 2003). En consecuencia, ¿Cuál sería el aporte del catastro a las políticas de desarrollo rural? En primer lugar, el catastro provee información de primera mano para la toma de decisiones sobre la estructura de la tierra, sobre su uso, su valor, y sobre la dinámica y evolución de la tierra con riego. En segundo lugar, permite evaluar las tierras en términos de su productividad y de su vocación, su uso actual y potencial, conformando una base de información sobre las limitantes y restricciones de uso de agua. En tercer término, proporciona información relativa a factores sociales, económicos, ambientales y de desarrollo territorial relativo, facilitando a través del modelamiento de las zonas homogéneas geoeconómicas rurales o áreas homogéneas de tierra, un punto de referencia para la planificación de las inversiones, el desarrollo agroindustrial, la organización de complejos productivos, y, en general, la planificación del desarrollo rural integrado. Finalmente, la información generada por el catastro y expresada en bases de datos catastrales sobre el uso y tenencia de la tierra, su dinámica y evolución, proporciona valiosas evidencias como materia prima del análisis de los estudios de la problemática de riego (Gómez, et al., 2008). Para lograr un catastro acercado a la realidad, debe encontrarse bien difundido con altos niveles de empoderamiento de la gente para lo cual es necesario llevar varias acciones: campaña puerta a puerta; reuniones de socialización; perifoneo; contactos con los líderes de cada barrio o sector; diseminación de propaganda como afiches en sitios estratégicos (paradas de transporte, locales de abastos, sitios de mayor concurrencia); radiodifusión entre otros. Según las experiencias que han logrado en programas pilotos de este tipo en el Ecuador, exponen que cuando la población no conoce acerca de los beneficios directos que este tipo de estudios arroja, los mismos no se
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ven interesados en brindar información veraz y oportuna, lo cual repercute en la calidad del trabajo acarreando problemas como: Ausentismo de los beneficiarios en la toma de datos en campo, recelo de los propietarios a mostrar documentos que certifiquen la propiedad de la tierra. Para conseguir alta confiabilidad de la información, debe siempre existir un sistema de barrido en el cual se complete encuestas pendientes, ausentes temporales, nadie en el hogar, ocupados y rechazos en la primera visita, de tal manera que en la revisita se cuente con toda la información para su posterior tabulación, validación y difusión (Guerrero, 2014). Padrón de usuarios de riego
Esta definición suele utilizarse para hacer referencia al registro en el que se encuentran inscritos los ciudadanos habilitados para participar en el riego (Apunte, 2003). Linares (2017) manifiesta que el padrón de usuarios constituye las formas organizativas de los beneficiarios naturales o jurídicos que comparten una fuente superficial o subterránea y un sistema hidráulico común, que canalizan la participación de sus miembros en la gestión y uso sostenible de los recursos hídricos. Harvey (1996) comenta que el padrón de usuarios se transforma en el aparato organizativo, capaz de apropiarse de los diversos eslabones en la cadena productiva, es decir desde su siembra, riego, cosecha y comercialización. Este mismo concepto comparte Latorre (1986) quien manifiesta que las organizaciones sociales son la forma mediante la cual los hombres trascienden su lugar en el proceso económico como agentes de producción para convertirse en actores sociales, que intervienen en el funcionamiento de la sociedad ya sea para mantenerla o cambiarla para mejorar. Infraestructura de riego Según Prieto (2000), es de gran importancia para la planificación y distribución del recurso hídrico de una zona bajo riego contar con una excelente base cartográfica digital actualizada, donde se represente la estructura física de la red de riego asociada a su base de datos.
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Además, concluye que la información almacenada en un formato espacial eficiente, de fácil actualización y acceso directo por el usuario, permite conocer la magnitud y estado actual de la infraestructura de riego, evaluar en forma espacial el crecimiento y modernización del sistema de riego, constituir la base para la implementación del sistema de turnos, para identificar posibles problemas y mejoras en la distribución del agua, como así también para programar adecuadamente las tareas de operación y mantenimiento de la infraestructura entre otros. Para Apollin y Eberharth (1998), el estudio de la infraestructura de riego es entender de mejor forma la lógica de la distribución por medio de la ubicación geográfica y cartográfica de los diferentes elementos del sistema de riego, como: Captación, red primaria, red secundaria, obras civiles, etc. En la figura 1 se presenta la implantación de un sistema de riego con todos sus componentes de infraestructura.
Figura 1. Infraestructura de riego diseñado con los Sistemas de información Geográfica, Fuente: Gobierno Provincial Pichincha, 2016.
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Distrito y módulo de riego Como noción relevante, que ayude a la comprensión del tema distrito y módulo de riego, surgen los siguientes conceptos. Palacios (1989), describe que un distrito de riego es preponderantemente a una zona geográfica que puede definirse como: Conjunto de canales de riego, una o más fuentes comunes de abastecimiento del agua y las áreas de cultivo, relativamente compactas, que cuenta con un título de adjudicación del agua otorgado a los usuarios organizados en asociaciones civiles para uso, administración, operación y conservación de la infraestructura hidroagrícola. Apollin y Eberharth (1998) describen al módulo o sistema de riego como una unidad espacial de reparto entre diferentes usuarios, alimentado por un canal secundario o terciario. Por su parte Palacios (1989) ratifica que un módulo de riego es un área compacta con un punto de entrega de agua común, que corresponde a los lotes de los usuarios de una sola organización. Mejía (2013) ratifica que la toma de decisiones sobre la planeación y entrega del agua de riego tiene que ver directamente con el análisis del distrito de riego y sus módulos, para lo cual las actividades, que se realizan en las diversas áreas técnicas de los distritos y módulos de riego, se programan y ejecutan de acuerdo con dos tipos de información: Estadística (estadísticas agrícolas, hidrometría, plan de riegos) y planos temáticos. Zlatev (1978) ratifica que la información estadística en los distritos y módulos de riego tiene que ver con factores tales como: Año climático, variedad, tipo de suelo, época de trasplante, técnica de riego utilizada, oferta de agua entre los principales, los mismos que ayudarán a determinar la cantidad y frecuencia de aplicación del riego. Las salidas cartográficas o planos temáticos cumplen una misión significativa en los distritos y módulos de riego, explicar de manera visual y sencilla una idea confiable de manejo, operación y riego, la misma que será aplicable por los usuarios en el campo agrícola (Alonso, 2015). En el manejo del distrito de riego como un sistema de producción, es necesario considerar tres horizontes de tiempo: 1) Desarrollo histórico (evaluación), 2) manejo en tiempo real (operación) y 3) proyección de posibles cursos de acción (planeación).
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Ashby (1991) menciona que el desarrollo histórico es la evaluación de una semilla, una planta, el suelo, el clima y la misma infraestructura hidráulica que abastece de agua, cada uno es observado y analizado de diferentes maneras por distintas personas que los manejan, para desarrollar una técnica ideal que permita distribuir el agua para todos e incrementar la disponibilidad de alimentos en el mundo. El manejo en tiempo real se refiere a la operación del riego al retiro de las lluvias, lo más coherente es maximizar las actividades de siembra a la hora del ingreso de las lluvias y en la época de verano mantener el cultivo con las prácticas de riego. Es importante mencionar que para la operación el tipo de tecnología seleccionada coincida con la capacidad operacional de los usuarios, en términos de fuerza física (hombres-mujeres), exigencias de mantenimiento y tiempo requerido (ASEG, 2001). DNP (1996) menciona que la planeación es un proceso sistemático, continuo, permanente y flexible, mediante el cual se ordenan las etapas de una estrategia para alcanzar un determinado objetivo. Los principios de la planeación se pueden resumir en: Participación, descentralización, desarrollo, bienestar, eficiencia y fortalecimiento de la gestión hídrica. Prieto (2005) reconoce la planeación como un proceso por el cual se establecen los mecanismos, los medios y los recursos que permitan alcanzar una situación objetivo (futura) a partir del diagnóstico de una situación de partida (actual). Concluye, que la planeación en el riego es un proceso de construcción colectiva. Para su elaboración o conformación se debe hacer diagnósticos participativos, mesas temáticas de trabajo, talleres comunales, cabildos abiertos donde la población interesada pueda identificar y proponer de manera concreta soluciones a sus propios problemas. 2.1.3.2. Parámetros agronómicos Las necesidades reales de riego están condicionadas por pérdidas de agua que se producen a la hora del riego debido a la percolación, escorrentía, evaporación y todos estos factores se engloban en el comportamiento de los parámetros agronómicos cultivo y suelo (Fernández, 2005).
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Sectorización de la tierra por el uso del agua Fernández (2005) menciona que el uso actual permitirá definir la predominancia de las actividades rurales que se desarrollan, y la jerarquía socio-espacial que se establece en torno a dichas actividades, las cuales son: Categoría agrícola.- Propiedades cuyos terrenos son utilizados en un porcentaje mayor al 50% de su superficie para actividades agrícolas y ganaderas. Categoría ornamental.- Propiedades cuyos terrenos son utilizados en un porcentaje mayor al 50% de su superficie para actividades ornamentales, deportivas y otras no agrícolas. Categoría fabril.- Propiedades cuyos terrenos utilizan su caudal de agua para actividades fabriles o industriales. Categoría sin uso.- Son propiedades cuyas áreas no utilizan el caudal para un fin agrícola, industrial o artesanal.
Suelos
Según Andrade (1974), para un estudio de riego es necesario hacer una evaluación de las características físicas del suelo a fin de predecir su comportamiento bajo determinadas prácticas de manejo y explotación. Para un riego tecnificado, destinado al uso racional del agua, es vital el conocer la capacidad de almacenamiento de los suelos. Para establecer esa capacidad, es necesario llevar a cabo las determinaciones físicas de los suelos: La capacidad de campo, el punto de marchitamiento, la densidad aparente, son valores que permiten conocer cuál es la capacidad de almacenamiento de agua por cada estrato de suelo. De esta forma relacionando la demanda diaria y la capacidad de almacenamiento, se conocerá cuando debe llevarse a cabo el siguiente riego. Así mismo la determinación de la velocidad de infiltración en el suelo, permite condicionar el caudal de riego, a fin de lograr la máxima eficiencia en la aplicación (IICA-CEPPI, 1993).
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Textura SegĂşn la FAO (2009), la textura del suelo se refiere a la proporciĂłn relativa de las clases de tamaĂąo de partĂcula en un volumen del suelo dado y se describe como una clase de textura. Densidad aparente (Da) La DA permite tener una idea del espacio poroso en el suelo y por lo tanto de la cantidad del agua que se puede almacenar (VĂĄsquez, 2006). FAO (2009), manifiesta que la DA del suelo se define como la masa de una unidad de volumen del suelo seco (105°C). Este volumen incluye tanto sĂłlidos como los poros, por lo que la DA refleja la porosidad total del suelo. La fĂłrmula para su determinaciĂłn es la siguiente:
đ??ˇđ?‘Ž =
đ?‘ƒđ?‘’đ?‘ đ?‘œ đ?‘ đ?‘˘đ?‘’đ?‘™đ?‘œ đ?‘ đ?‘’đ?‘?đ?‘œ đ?‘‰đ?‘œđ?‘™đ?‘˘đ?‘šđ?‘’đ?‘› đ?‘‘đ?‘’ đ?‘ đ?‘˘đ?‘’đ?‘™đ?‘œ đ?‘ đ?‘’đ?‘?đ?‘œ
Donde: Peso del suelo seco = corresponde a una muestra del suelo de volumen conocido, que ha sido secado al horno a 105 °C. Volumen del suelo seco = volumen de la muestra. Punto de marchitez permanente (PMP) FAO (2005), el PMP es el estado de humedad mĂnima en el cual una planta no puede seguir extrayendo agua del suelo y no puede recuperarse de la pĂŠrdida hĂdrica aunque la humedad ambiental sea saturada Capacidad de campo (CC) SegĂşn la FAO (2005), la CC es la mĂĄxima cantidad de agua que el terreno puede retener en condiciones tales que su drenaje estĂŠ asegurado, en otras palabras es la capacidad que tiene un suelo de retener agua despuĂŠs de una lluvia o un riego.
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Agua disponible (AD) SegĂşn la FAO (2005), la AD es una caracterĂstica del suelo y corresponde a la cantidad de agua que el suelo puede almacenar por un determinado tiempo. Se puede expresar en lĂĄmina de agua por profundidad del suelo generalmente mm de agua por m de profundidad del suelo o en volumen de agua por unidad de ĂĄrea (m3/ha).
La fĂłrmula es la siguiente:
đ??´đ??ˇ =
đ??śđ??ś − đ?‘ƒđ?‘€ ∗ đ??ˇđ?‘Ž ∗ đ?‘ƒ 100
Donde: AD = Agua disponible en mm/m del suelo. CC = Capacidad de campo en % de peso. Pm = Punto de marchitez en % de peso. Da = Densidad aparente del suelo en g/cm3. P = Profundidad del sistema radicular. En la tabla 1 se presenta los valores de AD en centĂmetros por metro de profundidad del suelo, para las distintas texturas que puede tener un suelo.
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Tabla 1. Agua disponible en suelos con diferentes texturas. Textura del suelo
AD (cm/m de profundidad suelo)
Arenoso
7-10
Franco - Arenoso
9-15
Franco
14-19
Franco – arcilloso
17-22
Arcilloso
20-25 Fuente: Vásquez, 2006.
Profundidad efectiva del suelo
Según la FAO (2009), la profundidad efectiva de un suelo es el espacio en el que las raíces de las plantas comunes pueden penetrar sin mayores obstáculos, con vistas a conseguir el agua y los nutrimentos indispensables. 2.1.3.3. Parámetro Clima El consumo de agua en los cultivos está directamente influenciado por las condiciones ambientales que se dan en cada campaña. Entre las variables que más influencian están la precipitación, temperatura, radiación solar, humedad relativa y viento. (Caviglia y Colab, 1999). Flores (2014) afirma que todo modelo de necesidades en riego no parte solo, depende de la situación del clima, suelo, cultivo y la infraestructura hidráulica. Esta información debe ser confiable, y la misma debe ser manejada periódicamente, a fin de establecer los datos más acercados a la realidad. Concluye que es muy necesario que esta información se consiga por periodos de tiempo, los cuales definen las necesidades de riego por estaciones (verano-invierno).
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2.1.3.4. ParĂĄmetro oferta y demanda hĂdrica
Oferta HĂdrica La oferta hĂdrica natural estĂĄ directamente asociada a la disponibilidad de agua que el ciclo hidrolĂłgico provee en un perĂodo y lugar, por lo que conocer su cantidad es Ăştil para tomar decisiones de manejo a la hora de suplir la demanda del cultivo. Estos requerimientos varĂan a lo largo de la estaciĂłn de crecimiento y entre especies, entre cultivares y entre ambientes climĂĄticos (Della Maggiora et al., 2000).
Demanda de agua La demanda del agua en los cultivos es la cantidad del agua que se requiere para satisfacer la tasa de evapotranspiraciĂłn, de modo que los cultivos puedan prosperar (FAO, 2006). La fuente mĂĄs conocida de agua para las plantas es precisamente el agua de lluvia. Si llueve poco debe suministrarse el agua procedente de otras fuentes. La cantidad del agua de riego requerida depende no solo de la disponible de lluvias previas, sino tambiĂŠn de la cantidad que necesitan los diferentes cultivos (Calvache, 1993). Para el cĂĄlculo de los requerimientos de agua en los cultivos es preciso aplicar las siguientes formulas:
La evapotranspiraciĂłn del cultivo (ETc) La ETc se define como la cantidad de agua necesaria para responder las pĂŠrdidas de agua producidas en el proceso de evapotranspiraciĂłn (Calvache, 1997). FAO (2006) para predecir el efecto de las caracterĂsticas de los cultivos sobre sus necesidades de agua, se pueden aplicar los coeficientes de cultivos (Kc) para obtener la ETc, mediante la siguiente fĂłrmula:
đ??¸đ?‘‡đ?‘? = đ??žđ?‘? ∗ đ??¸đ?‘‡đ?‘œ
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Donde: ETc: Evapotranspiración del cultivo (mm/día). ETo: Evapotranspiración Potencial (mm/día). Kc: Coeficiente del cultivo. Evapotranspiración potencial (ETo) Según Calvache (1993), se denomina ETo al conjunto de pérdidas físicas (evaporación) y biológicas (transpiración de las plantas) del suelo en vapor de agua. Este parámetro se usa como un índice para determinar la evapotranspiración del cultivo. Coeficiente de cultivo (Kc) Calvache (1993) afirma que para conocer la evapotranspiración del cultivo a partir de la evapotranspiración potencial, se utiliza un coeficiente de cultivo (Kc) que, es un factor que relaciona el requerimiento de agua en un cultivo con la evapotranspiración atmosférica. El coeficiente Kc depende de: a) Tipo de cultivo. b) Clima. c) Estados de desarrollo del cultivo. Coeficiente de eficiencia (Ky) El Coeficiente Ky describe la reducción relativa de la productividad del cultivo por falta de agua durante los distintos períodos fenológicos del mismo (Instituto de Educación Rural, 2003). Lámina neta de riego (Ln) La lámina neta de aplicación es la cantidad de agua que debe ser aplicada durante el riego con el fin de cubrir el agua que ha utilizado el cultivo durante la evapotranspiración (FAO, 2006).
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Se calcula a partir de la siguiente fĂłrmula: đ??żđ?‘› =
(đ??śđ??ś − đ?‘ƒđ?‘€đ?‘ƒ) ∗ đ?‘ƒ 100
Donde: Ln = LĂĄmina neta de riego (mm). CC = Contenido de humedad de la capacidad de campo (%). PMP = Contenido de humedad en base a punto de marchitez permanente (%). P = Profundidad del suelo a ser humedecida (mm). LĂĄmina bruta de riego (Lb)
SegĂşn Calvache (2012), normalmente la aplicaciĂłn de agua no es uniforme, ni perfecta, debido a la heterogeneidad del suelo. Por esta razĂłn, es necesario aplicar un poco mĂĄs de agua para uniformizar el riego hasta la profundidad de las raĂces. La lĂĄmina bruta se calcula con la siguiente fĂłrmula: đ??żđ?‘? = đ??żđ?‘›/đ??¸đ?‘Ž
Donde: Lb = LĂĄmina bruta de riego (mm). Ln = LĂĄmina neta de riego (mm). Ea = Eficiencia de aplicaciĂłn (valor < 1). Para Calvache (2012), la eficiencia de aplicaciĂłn estĂĄ dada por el mĂŠtodo de riego empleado, el grado de tecnificaciĂłn del mismo, el cuidado en el manejo del agua dentro de la sistematizaciĂłn del terreno y del suelo. Para efecto de cĂĄlculo se recomienda usar las eficiencias de riego presentadas en la tabla 2.
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Tabla 2. Eficiencia de aplicaciĂłn por mĂŠtodo de riego. MĂŠtodo de riego % Eficiencia de aplicaciĂłn Surcos 50-60 AspersiĂłn 70-80 Goteo 90-95 Pozas 80-90 Melgas 70-80 Fuente: Calvache, 2012.
Tiempo de riego SegĂşn Cadena (2012), es el tiempo necesario para que la lĂĄmina total o lĂĄmina bruta de agua se infiltre en el terreno, su fĂłrmula es la siguiente: đ?&#x2018;&#x2021;đ?&#x2018;&#x; = đ??żđ?&#x2018;Ą/đ?&#x2018;&#x2030;đ?&#x2018;&#x2013;
Donde: Tr = Tiempo de riego (dĂa). Lt = LĂĄmina total o lĂĄmina bruta (mm). Vi = Velocidad de infiltraciĂłn del suelo (mm/dĂa).
Frecuencia de riego La frecuencia de riego es el intervalo entre riegos para reponer el consumo de agua diario en los cultivos (Calvache, 1997). La frecuencia se calcula a partir de la siguiente fĂłrmula: đ??šđ?&#x2018;&#x; = đ??żđ?&#x2018;&#x203A;/đ??¸đ?&#x2018;&#x2021;đ?&#x2018;?
Donde: Fr = Frecuencia de riego (dĂas). Ln = LĂĄmina neta (mm).
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ETc = Evapotranspiración del cultivo (mm/día).
2.2.
Marco Histórico
La toma de decisiones sobre la planeación de las actividades en el riego debe apoyarse en los conocimientos y análisis de la información que se genera en éstos, con la finalidad de aprovechar al máximo los recursos disponibles. Las actividades que se realizan en las diversas áreas técnicas de los módulos de riego, se programan y ejecutan de acuerdo con dos tipos de información: Estadística (estadísticas agrícolas, hidrometría, plan de riegos) y planos temáticos. (Sakthivadel et al., 1999). El empleo de los SIG permite trabajar en forma integrada y organizada los datos geográficos (planos) y numéricos (estadísticas agrícolas, estudios diversos y caracterización genérica) con la finalidad de facilitar su almacenamiento, actualización, manipulación, análisis y su presentación en forma gráfica, de tal forma que en la oportunidad requerida, técnicos y usuarios de los sistemas de riego puedan disponer información adecuada y suficiente para evaluar el desarrollo de sus actividades, así como para planear el mejor uso de los recursos a corto y mediano plazo (Bastiaanssen, 2003). Diversos trabajos y experiencias se han ejecutado aplicando los SIG en el mejoramiento y manejo de la distribución del agua para riego:
2.2.1. Caso Ecuador Según Mejía (2003), entre sus conclusiones menciona que los SIG aplicados en módulos de riego son una herramienta importante de apoyo en las actividades de operación, conservación, administración, ingeniería de riego, contabilidad y finanzas. La información de padrón de usuarios y catastro pueden ser fácilmente actualizadas, además existe un mejor seguimiento a la
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producción de cultivos y realizar actividades de predicción en rendimientos mediante el uso de sensores remotos. Según Quinapallo (2015), en el estudio de distribución técnica del agua para riego en Artezón, Carchi, Ecuador; utiliza los SIG para levantar información sobre uso de suelos, área de irrigación, infraestructura hidroagrícola y representa en planos temáticos, además utiliza el software CropWat 8.0, creado por la FAO para procesar la información climática, suelo y cultivo con la cual determina el requerimiento hídrico del cultivo en sus diferentes etapas fenológicas. La metodología que se utilizó se basa en el uso de cartografía a la escala adecuada, foto interpretación de fotografías aéreas, recorridos directos en campo. Se logró realizar las siguientes actividades: Mapeo de los sistemas de distribución de aguas existentes; cálculo del requerimiento hídrico mediante el análisis de las características físicas del suelo, clima y cultivos y la propuesta de asignación de agua en época seca por predio en base a la demanda y oferta de agua que existe. Otros estudios, como Cañar (2016), conlleva a estimar la disponibilidad de agua en la cuenca del río Campana hasta el sitio de captación, analizar la demanda del agua de los cultivos; y, confrontar la oferta y demanda de agua, con fines de riego en la perspectiva de estructurar alternativas para su optimización. La disponibilidad de agua con fines de riego y el consumo de agua de los cultivos en el sistema de riego Campana-Malacatos, ubicado en el cantón Loja al Sur de Ecuador, fueron estimados mediante métodos empíricos indirectos: método racional, polinomio ecológico y del coeficiente de escorrentía calculado, y el ajuste del método Hargreaves, respectivamente. Además, con la finalidad de poder determinar el método empírico que más se ajusta a las condiciones de la cuenca del sistema de riego, se realizaron aforos de caudal en un intervalo de tiempo (ocho días) en el punto de captación. 2.2.2. Caso España La investigación llevada a cabo en la provincia de Almería, España, es destinada a mejorar la distribución de agua mediante redes colectivas de tuberías para riego en zonas con cultivos hortícolas intensivos. En dicho estudio, se elaboró una completa base cartográfica digital que reflejaba la situación real de la red hidráulica, con lo cual fue posible realizar un análisis detallado de la misma, como también la repartición o modulación de la zona regable. Con la
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utilización de herramientas tecnológicas en diseño, simulación y manejo de los sistemas de distribución, se generó una reducción en inversión y costos de explotación, así como un aumento de la producción agrícola, por lo que los primeros beneficiados fueron los gestores y usuarios de dichos sistemas de riego, principalmente agricultores (Zapata, 2000). 2.2.3. Caso Cuba En el trabajo denominado planificación de recursos para la modernización de los sistemas arroceros mediante el empleo de modelos simuladores y SIG en la granja de semillas de arroz de Nueva Paz en La Habana, se evaluó la simulación del riego superficial empleando los SIG, con vista a obtener los recursos necesarios en la modernización de los sistemas de riego y drenaje. La interacción entre el SIG y el módulo de diseño se logró a través de una interfaz que permitió la transferencia de información puntual entre ellos, obteniéndose los mapas temáticos de las variables de diseño: Suelo, pendiente máxima del terreno, nivel dinámico, caudal, consumo de energéticos y de operación necesarios para la remodelación de los sistemas de riego y drenaje en la granja (Dámaso, et al., 2012). 2.2.4. Caso Chile El estudio llevado en Chile es en aproximadamente 18,000 predios y 15,000 agricultores, de los cuales cerca de 6,500 cuentan con derechos de agua, información que fue recopilada y manejada en SIG para usarla en este trabajo. La superficie promedio de los predios es de 28 hectáreas. Se contó con un plano digitalizado georreferenciado de los predios y mediante la asociación de información predio-agricultor y agricultor-derechos de agua fue posible precisar la distribución espacial de los derechos de agua por predio y, a partir de esto, definir la asignación de los recursos hídricos provenientes de los puntos de extracción a las subcuencas. Se utilizó el modelo hidrológico WaSiM-ETH para la simulación de los flujos hidrológicamente relevantes para el balance del agua y el cálculo de la evapotranspiración del cultivo para la determinación de la lámina del cultivo (Mena, et al., 2007).
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2.3.
Marco Metodológico
2.3.1. Técnicas y métodos para diseñar un modelo de distribución del agua para riego usando SIG Al tomar diferentes parámetros para diseñar un modelo de distribución del agua para riego, supone fuentes de información territorial muy diversa, el desarrollo tecnológico de los SIG es el instrumento idóneo para facilitar la integración de dicha información así como su conexión con modelos de simulación. En esta razón la aplicación de técnicas y métodos SIG son necesarios para evaluar y orientar prácticas de riego hacia criterios de manejo y distribución del agua (Losada, 1994). Entre las principales técnicas SIG para diseñar un modelo de distribución del agua para riego se encuentran:
2.3.1.1. Digitalización La digitalización es el proceso de convertir una información analógica en formato digital, para la representación de objetos geométricos reales (puntos, líneas y polígonos) mediante coordenadas (Gradias, 1998).
2.3.1.2. Teoría de grafos El comienzo de la teoría de grafos se atribuye a Euler (1736), quien define a los grafos como una sucesión alternada de puntos y líneas que representan las redes de un sistema, como se muestra en la figura 2.
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Figura 2. Red de abastecimiento de riego dividido en varios grafos. Fuente: Vegas, 2012.
Los arcos o líneas de los grafos pueden tener valores asociados a distancia, flujo mínimo y flujo máximo. Asimismo los nodos además de tener una etiqueta identificativa puede tener un valor asociado (diámetro de tubería, caudal). El usuario puede personalizar el grafo con estilos de arco, nodo, trazo y colores. También pueden importar o exportar las coordenadas de los nodos (por ejemplo para representaciones en SIG). Esta función puede complementarse con la posibilidad de incorporar un mapa como fondo del grafo. El programa puede además calcular la distancia entre nodos e introducir este valor automáticamente (Kamada, 1989). La aplicación de la teoría en grafos ofrece muchas posibilidades para el análisis y toma de decisiones en un sistema de abastecimiento hídrico entre los que sobresalen los siguientes:
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Ayuda a la localización óptima de los módulos en riego.
Análisis de la fiabilidad del sistema en servicio.
Estimación de la capacidad de transporte en la red y detección de puntos críticos dentro del entramado de tuberías y nodos.
Análisis de cerrada de compuertas en caso de emergencia o rotura en tuberías.
Obtención de los polígonos de corte.
2.3.1.3. Bases de datos Mucha de la información necesaria para trabajar en el análisis de la distribución del agua para riego es estrictamente espacial. La digitalización permite generar la base de datos que es básicamente un conjunto de tablas, similares a las tablas de una hoja de cálculo, formadas por filas (registros) y columnas (campos). Los registros representan cada uno de los objetos descritos en la tabla y los campos los atributos (variables de cualquier tipo) de los objetos. Estos campos compartidos van a servir para establecer relaciones entre las tablas que permitan consultas complejas (Marqués, 2011).
2.3.1.4. Superposición de capas temáticas Una de las preguntas más básicas que se hacen sobre un SIG es: ¿Qué está encima de qué?, para responder dicha pregunta antes de los días de SIG, los cartógrafos creaban mapas en hojas de plástico transparente y superponían esas hojas en una mesa luminosa para crear un nuevo mapa de los datos superpuestos. Con los SIG la superposición es mucho más que la fusión de geometrías; todos los atributos de las entidades que forman parte de la superposición se transfieren al resultado (ESRI, 1969).
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Según Palacios (2005), el mundo real es representado espacialmente por los SIG como una superposición de capas temáticas que utilizan, en el formato vector, líneas, polígonos y puntos para representar los diferentes elementos de cada capa presentes en un área definida. Los atributos de los elementos de cada capa temática se almacenan en una base de datos. Los formatos raster y TIN, por su parte, están constituidos por celdas o píxeles en el primer caso, o por triángulos que cubren de manera continua el área de estudio, con un valor asignado a cada celda para la variable de estudio. En esta razón un SIG mediante superposición de capas integra las operaciones fundamentales de las bases de datos, tales como las consultas y análisis estadísticos, con los beneficios de visualización y análisis geográfico como se presenta en la figura 3.
Figura 3. Superposición de capas temáticas. Fuente: CNICE, 2006.
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Los métodos y técnicas para reunir y procesar información utilizando SIG en el diseño de un modelo de distribución del riego son: 2.3.1.5. Reuniones participativas Becker (2006) expone que las experiencias mundiales indican que se requiere nuevas maneras de pensar y realizar la investigación en el desarrollo del riego y ya no pueden seguir siendo de dominio exclusivo de los científicos, sino que se trata de un proceso conjunto que requiere la participación de un amplio rango de actores sociales, usuarios o partes interesadas. Y, lo que es más importante, redefine la función de los habitantes locales, que pasan de ser solamente los adjudicatarios y beneficiarios a actores sociales que influyen y hacen aportes fundamentales al proceso. El enfoque participativo incluye las siguientes fases: Evaluación y diagnóstico: Análisis de la situación, evaluación de las necesidades y oportunidades, diagnóstico del problema, documentación y caracterización. Experimentación con opciones de tecnología: Entorno de programas conjuntos para la experimentación, desarrollo de tecnologías y evaluación. Mantenimiento de la innovación local: Mecanismos con perspectivas múltiples y manejo de conflictos, movilización y acción de las comunidades, desarrollo de las capacidades locales, fortalecimiento de las alianzas locales. Difusión y replicas: Desarrollo de aprendizaje y mecanismos de extensión, desarrollo de macro políticas de apoyo a la información y promoción de redes de trabajo. Manejo de la información: Desarrollo de proyectos, manejo de datos, seguimiento y evaluación.
2.3.1.6. Encuestas Pierre (1972) corrobora que toda encuesta de opinión supone que todos los involucrados pueden tener una opinión; o, en otras palabras, que la producción de una opinión está al alcance de todos y tiene el mismo peso. El simple hecho de plantearle la misma pregunta a todo el mundo se halla
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implicada la hipótesis de que hay un consenso sobre los problemas, entre otras palabras, que hay un acuerdo sobre las preguntas que vale la pena plantear. Mundo (1997) menciona que la encuesta aplicada al tema de riego es la encargada de generar datos básicos para la distribución del agua y que está realizado en base al análisis del polígono del predio.
2.3.2. Cálculo de la evapotranspiración Según Palacios (1995), la determinación del requerimiento hídrico del cultivo se basa en el cálculo de la evapotranspiración. López (1991) y Martínez (1996) indicaron las siguientes aplicaciones que se puede alcanzar con el conocimiento de la evapotranspiración: a) Para determinar el área que puede regarse con un determinado volumen de agua disponible. b) Es la base para elaborar calendarios teóricos de riego de cultivos. c) Estimar los volúmenes de agua que sean necesarios para auxiliar a los cultivos en caso de que la lluvia sea insuficiente para su buen desarrollo. d) Permite determinar, en forma general, la eficiencia con la que se está aprovechando el agua y, por lo mismo, planear debidamente el mejoramiento y la superación de todo el conjunto de actividades que se generan en los distritos de riego para proporcionar el agua a los cultivos oportunamente. Es importante señalar, que los principales factores climáticos que afectan la evapotranspiración, según Ludlow (1970), son: radiación solar, temperatura, brillo solar, humedad atmosférica, precipitación y velocidad del viento. Tijerina (1992) citó que los principales factores de las plantas que afectan la evapotranspiración son: el grado de cobertura, el área foliar, la altura del cultivo, la rugosidad de la cobertura y el control estomático de la transpiración. El mismo autor señaló que los factores del suelo que afectan la evapotranspiración son: la aerodinámica y transporte. En esta razón la distribución del agua para riego en tiempo real requiere la estimación de la evapotranspiración y para obtenerla existen los siguientes métodos: Thornthwaite-Holzman, Método de Blaney-Criddle (BC), Método de Hargreaves (HG) y Penman–Monteith, siendo este último el utilizado en la presente investigación.
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2.3.2.1. Método de Thornthwaite–Holzman Thornthwaite y Holzman (1942) tomando en cuenta que los coeficientes de transporte turbulento de momento y vertical son iguales (Km = Kv), propusieron que la evaporación puede determinarse a través de la siguiente ecuación:
Dónde: E = Evaporación (cal cm-2 dia-1). Pa= Densidad del aire (g cm-3). k = Constante de Von Karman 0.4 (adimensional). qi = Humedad específica a las alturas 1 y 2 (gH2O/g aire). Ui = Velocidad del viento a las alturas 1 y 2 (cm s-1). ln = Logaritmo natural. Z2 y Z1 = Alturas a las que se hacen las observaciones, medidas desde la superficie del suelo (cm). 2.3.2.2. Método de Penman–Monteith Allen y Jensen (1997) consideraron en la estructura de la ecuación el balance de energía, el término aerodinámico y la resistencia de la planta al transporte del vapor de agua. Se recomienda este método cuando se dispone de información sobre: temperatura del aire, humedad relativa, velocidad del viento y radiación solar. El método también puede ajustarse a las características físicas de una estación meteorológica local. Este método está dado por la siguiente ecuación:
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đ??¸đ?&#x2018;&#x2021;đ?&#x2018;&#x153; =
900 đ?&#x2018;&#x2C6; (đ?&#x2018;&#x2019; â&#x2C6;&#x2019; đ?&#x2018;&#x2019;đ?&#x2018;&#x17D;) đ?&#x2018;&#x2021; + 273 2 đ?&#x2018; â&#x2C6;&#x2020; + đ?&#x2018;&#x152; â&#x2C6;&#x2014; (1 + 0.34 â&#x2C6;&#x2014; đ?&#x2018;&#x2C6;2 )
0.40â&#x2C6;&#x2020;(đ?&#x2018;&#x2026;đ?&#x2018;&#x203A; â&#x2C6;&#x2019; đ??ş ) + đ?&#x2018;&#x152;
DĂłnde: ETo = EvapotranspiraciĂłn de referencia (mm/ dĂa). Rn = RadiaciĂłn neta en la superficie del cultivo (MJ m / dĂa). Ra = RadiaciĂłn extraterrestre (mm/dĂa). G = Flujo del calor del suelo (MJ m2/dĂa). T = Temperatura media del aire a 2 m de altura (°C). u2 = Velocidad del viento a 2 m de altura (m/s). es = PresiĂłn de vapor de saturaciĂłn (kPa). ea = PresiĂłn real de vapor (kPa). es â&#x20AC;&#x201C; ea = DĂŠficit de presiĂłn de vapor (kPa). Î&#x201D; = Pendiente de la curva de presiĂłn de vapor (kPa/°C). Y= Constante psicromĂŠtrica (kPa/ °C).
2.3.2.3. MĂŠtodo de Blaney-Criddle (BC) La ecuaciĂłn es la siguiente: Et0 = a + b * f y f = p(0,46T + 8,13)
43
Dónde: ETo = Evapotranspiración del cultivo de referencia [mm·d-1]. T = Temperatura media del aire [oC]. Los valores de a, b y p son incluidos en la publicación FAO-24 (Doorenbos y Pruitt, 1975) para distintas condiciones de humedad relativa, fracción de insolación y velocidad del viento. 2.3.2.4.Método de Hargreaves (HG) Es un método sencillo debido a que utiliza principalmente información de temperatura máxima y mínima, y se aplica a través de la siguiente ecuación: ETo = 0,0023 * Ra * (T + 17,8) (Tmax -Tmin)0,5 Dónde: ETo = Evapotranspiración del cultivo de referencia [mm·d-1]. Ra = Radiación extraterrestre [mm·d-1] que depende de la latitud y el mes del año. T= Temperatura media del aire [oC]. Tmax = Temperatura máxima del aire [oC]. Tmin = Temperatura minima del aire [oC]. 2.3.3. Modelos de simulación. Según Soto et al., (2005), los modelos de simulación respecto a la demanda del agua en cultivos agrícolas, predicen la dotación de agua según los estados fenológicos y las condiciones climáticas del lugar. Como herramienta de planificación permite cuantificar la cantidad de agua que marcan la dinámica de la humedad y la movilidad de nutrientes para el normal desarrollo de la planta.
44
Entre los modelos de simulación de riego tenemos: 2.3.3.1. Sistema computacional para la distribución eficiente del agua en distritos de riego (SICODE)
Zazueta (1997), manifiesta que SICODE es altamente interactivo ya que proporciona al usuario sugerencias y criterios para el manejo, distribución y entrega del agua de riego en cantidad y tiempo adecuado. El SICODE se ha desarrollado en sistema modular bajo el ambiente de Windows. Los principales componentes son: Base de datos, sistema de información geográfica, simulación de balance de agua, simulación biológica, condiciones climatológicas y sistema experto. Los métodos utilizados por el modelo SICODE para calcular la evapotranspiración potencial y demandas de riego en tiempo real es el de Penman-Monteith modificado, el otro es de Blaney-Criddle, para la programación del riego. 2.3.3.2. Sistema de Apoyo para Decisiones de Transferencia de Agrotecnología (DSSAT). Según Jones et al. (1998), menciona que los modelos de simulación de riego (DSSAT) utilizan archivos de datos para clima, suelo y manejo del cultivo. Estos insumos permiten la simulación de un ambiente parecido a donde crece el cultivo permitiendo calcular las mejores aproximaciones del requerimiento hídrico para riego. 2.3.3.3. Modelo Irrigation Scheduling Simulation (ISAREG) Según Doorembos y Pruitt (1977), indica que el modelo ISAREG es una herramienta de simulación para computar el equilibrio del agua del suelo, generadora de alternativas de riego y evaluar los relativos impactos en los rendimientos de los cultivos. Básicamente el balance del agua sigue la metodología puesta al día para computar evapotranspiración del cultivo y necesidades de riego (Allen et al., 1998).
45
2.3.3.4. Modelo Water Evaluation and Planning (WEAP) Los planificadores de recursos hídricos se encuentran cada vez más presionados por: La asignación de recursos hídricos limitados; la planificación frente a la variabilidad e incertidumbre del clima; y la necesidad de desarrollar e implementar estrategias sostenibles del uso del agua. El modelo WEAP es una herramienta computacional para la planificación integrada de recursos hídricos que proporciona un marco comprensivo, flexible y de fácil uso para la planificación y análisis de políticas (Boston, 2009). El modelo WEAP se caracteriza por posicionar las condiciones: La demanda de agua (usos del agua, eficiencia de equipos, estrategias de la reutilización, costos y esquemas de asignación del agua); la oferta de agua (caudal, recursos de agua subterránea, embalses y transferencia de agua). También, se distingue por su enfoque integral a simular tanto los componentes naturales como los componentes humanos de los sistemas hídricos, dando acceso del planificador a una mejor vista de la amplia gama de factores a ser considerados en el manejo de los recursos hídricos para el uso presente y futuro (Boston, 2009). 2.3.3.5. Modelo de simulación CropWat 8.0 CropWat 8.0 para Windows es un software desarrollado por la FAO que utiliza el método Penman-Monteith ligeramente modificado para el cálculo de evapotranspiración en base a datos climáticos, suelo y cultivo. Además, el programa permite la elaboración de calendarios de riego para diferentes condiciones de manejo y el cálculo del esquema de provisión de agua para diferentes patrones de cultivos (Trezza, 2005).
46
CAPITULO 3. METODOLOGIA 3.1. Área de Estudio La presente investigación se realizó en la comunidad rural La Chimba, que se encuentra localizada a 25 km al Norte de Quito, provincia Pichincha, cantón Cayambe, país Ecuador. El área de estudio se encuentra limitada al Norte Rio La Chimba, al Sur Parque Nacional Cayambe Coca, al Este con el Parque Nacional Cayambe Coca, al Oeste con Cariacu.
Figura 4. Ubicación comunidad La Chimba.
47
Según Poats (2006), La Chimba fue creada en 1986 con la conformación de 140 comuneros. Estas tierras pertenecen a la parroquia Olmedo que han pasado por varias manos, desde los religiosos de la Orden Padres Mercedarios, hasta patrones como Germánico Salgado y Galo Plaza. La primera rebelión en contra de estos arrendatarios, se dió en Pesillo en 1919. 3.1.1. Situación socioeconómica Zapatta (2002) menciona que la producción agrícola en la comunidad La Chimba ha demostrado un decrecimiento en el intento de potencializar la soberanía alimentaria y termina sufriendo un proceso de transformación debido a los modelos de desarrollo que han identificado al sector como uno secundario y ha fortalecido la ganadería constituyéndole hoy en día en la principal fuente de ingreso de las familias, seguido en importancia por el trabajo asalariado, especialmente en las empresas florícolas. En las familias, son los jóvenes que suelen obtener puestos en las empresas y sus ingresos complementan el ingreso familiar proveniente de las actividades ganaderas. Vargas y Osorio (2003) describen que para las familias de la comunidad La Chimba, el riego es lo más importante para la producción pues de su acceso depende generar las actividades socioeconómicas. Sin embargo en la última década varios factores se ven involucrados en el decrecimiento del líquido vital y su creciente demanda: Factores Climáticos: Debido a los cambios climáticos, la zona de estudio se ha visto afectada por sequias fuertes y heladas, esto ha hecho que la producción sea mínima y alta la demanda de agua para riego. Factores sociales – productivos: La migración de la población a las ciudades ha cambiado las formas de vida y de consumo lo que ha deteriorado la producción de cultivos propios de la zona. En este sentido, para una familia le resulta más rentable dedicarse a la ganadería de leche y complementar sus ingresos con el trabajo asalariado que ocupar toda su mano de obra en la producción agrícola; este cambio productivo convierte a las tierras de La Chimba en monocultivos de pasto que lógicamente hace que la demanda de agua para riego sea mayor.
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3.1.2. Demografía La Chimba, es la segunda comunidad más grande de la parroquia Olmedo, está integrada por alrededor de 360 familias y con un total de 1,695 habitantes, distribuidos en todos los sectores que conforman esta comunidad (MSP1, 2013). 3.1.3. Características Climáticas Las características climáticas de la comunidad La Chimba se obtuvo de la información perteneciente a los anuarios meteorológicos del INAMHI, comprendidos entre los años 2010 al 2012, los indicadores climáticos son: Precipitación, temperatura media, humedad relativa media y velocidad del viento; las estaciones meteorológicas utilizadas se encuentran descritas en la tabla 3.
Tabla 3. Estaciones meteorológicas en el cantón Cayambe, Provincia Pichincha, Ecuador. Código M023 M628
Estación Olmedo-Pichincha Hda. Pesillo
Coordenadas UTM Altura (msnm) Este Norte 825342.20 10015248.55 3,120 826628.61 10017210.34 3,160 Fuente: INAMHI, 2012.
Precipitación
La caracterización pluviométrica responde al análisis de la variabilidad mensual donde el histograma indica dos períodos climáticos marcados en la comunidad La Chimba, un periodo que va desde enero a mayo y de octubre a diciembre que señala la estación lluviosa con un rango de precipitaciones durante este periodo que va entre los 70 a 125 mm/mes. En tanto que el periodo comprendido entre junio y septiembre marca la estación seca con rangos de
1
Ministerio de Salud Pública del Ecuador ( MSP).
49
precipitación de 19.30 a 42.90 mm/mes, como se presenta en la figura 5. Precipitación Media Mensual (mm) Comunidad La Chimba 140 120 100 80 60
40 20 0 1
2
3
4
5
6
OLMEDO-PICHINCHA
7
8
9
10
11
12
HDA.PESILLO
Figura 5. Precipitación media mensual comunidad La Chimba. Fuente: INAMHI, 2012.
Temperatura La temperatura media en la comunidad La Chimba es de 15.99 ºC. Los meses de febrero, marzo y abril son los que presentan el mayor valor de temperatura, mientras que los meses de agosto y septiembre son los que presentan valores ligeramente más bajos con respecto a la media anual. Las variaciones mensuales de las temperaturas no son significativas ya que su amplitud (diferencia entre los valores máximos y mínimos) está alrededor de 3ºC, como se presenta en la figura 6. .
50
Temperatura °C 25 20
15 10 5 0 ENE
FEB MAR ABR MAY JUN
JUL
OLMEDO-PICHINCHA
AGO
SEP
OCT NOV
DIC
HDA.PESILLO
Figura 6. Temperatura media mensual comunidad La Chimba. Fuente: INAMHI, 2012.
Viento Durante la época de verano, el viento tiene una dirección que va desde el Norte hacia el Este y tiene una velocidad que oscila entre 105 y 130 km/día, lo que la convierte en una zona de gran afluencia de viento, como se presenta en la figura 7.
Velocidad del Viento km/día OLMEDOPICHINCHA 130 120 HDA.PESILLO
110 100
Figura 7. Velocidad del viento, comunidad La Chimba. Fuente: INAMHI, 2012.
51
Humedad Relativa Es la cantidad de vapor contenida en el aire, con relación a la cantidad máxima que sería capaz de contener a la misma temperatura. La humedad relativa anual promedio de La Chimba es del 85.5% como se presenta en la figura 8.
HUMEDAD RELATIVA (%) COMUNIDAD LA CHIMBA 87 86 85 84
Figura 8. Humedad Relativa Comunidad La Chimba Fuente: INAMHI, 2012.
52 3.2. Flujograma de la Metodología Para la realización de la presente investigación se han establecido varios pasos metodológicos que responden a las preguntas y objetivo principal. De esta manera se han establecido procesos parciales a nivel de objetivos específicos para la correcta culminación del proceso, como lo indica la figura 9. INVESTIGAR MODELO DE DISTRIBUCIÓN DEL RIEGO COMUNITARIO
1. PREPARACIÓN DE INFORMACIÓN GEOESPACIAL DE LA ZONA DE ESTUDIO
Reuniones Participativas
Digitalización
Mapa del catastro Predial
2. CONCEPTUALIZACIÓN BASE DE DATOS
Redes de Infraestructura de Riego
Encuestas
Base de datos ligadas a los mapas
3. MODELO DE DISTRIBUCIÓN DE RIEGO
Balance Hidrológico Superposición de capas
Cultivo patrón
Indicadores climáticos
Suelo Tipo de riego
Determinación lámina de riego con CropWat 8.0
Figura 9. Diagrama de flujo de la metodología.
Propuesta de distribución del agua para riego
53
3.2.1. Preparación de información geoespacial de la zona de estudio
La información geoespacial de La Chimba se obtuvo mediante la digitalización de la ortofoto conseguida en el Gobierno Autónomo Descentralizado Intercultural y Plurinacional del Municipio de Cayambe (GADIP-MC), como lo indica la figura 10.
Figura 10. Ortofoto de la comunidad La Chimba. Para obtener el catastro predial, se manejó la digitalización aplicando el método indirecto manual en pantalla, a una escala 1:2000, debido a que la ortofoto mantiene mejor resolución y se puede apreciar los linderos y accidentes geográficos. Los polígonos fueron divididos por ríos, quebradas, carreteras, caminos vecinales, entre otros, con el fin de que los linderos sean fáciles de ubicar y evite errores al momento de calcular el área.
54
Cada polígono representa un predio al cual se asignó un código numérico con la intención de ubicarlo geográficamente y registrar la información base. Este proceso permitió realizar consultas en forma sencilla y rápida, logrando obtener las capas temáticas necesarias para cumplir con el objetivo de la investigación, como lo indica la figura 11.
Figura 11. Codificación de los predios. Aplicando la digitalización sobre el área de estudio, se realizó el trazado de redes primarias y secundarias para riego, la metodología utilizada consistió en lo siguiente: a) Se programó reuniones participativas en las que se integró sus actores sociales (dirigentes, operadores y usuarios/as) para el reconocimiento del área que intervienen dichas redes y obtener un producto coherente a la realidad. b) Se digitalizó las redes de riego especificando primarias, secundarias y reservorios de donde se derivan, posteriormente, se ligó al mapa del catastro predial obteniendo la totalidad de redes que riegan la comuna La Chimba. 3.2.2.
Conceptualización de base de datos georeferenciados
Para generar las bases de datos y anclarlas al catastro predial digital, se aplicó un insumo creado denominada ficha predial que sintetiza la siguiente información:
55
En figura 12 se recopiló la información relevante al propietario del predio, tenencia de la tierra, nombre del sistema de riego al cual pertenece, conformación del núcleo familiar, nivel de educación del propietario, actividad económica o productiva y el código del sistema para enlazar la información al catastro predial en un sistema de información geográfico.
Figura 12. Campo para el ingreso datos generales del propietario de la ficha predial. En figura 13 se recopiló la información de cantidad del personal empleada en el predio y el nivel de escolaridad en mano de obra.
Figura 13. Campo para el ingreso datos mano de obra en la ficha predial.
En figura 14 se recopiló la información referente a superficie, legalización del predio, vías de acceso, fraccionamiento y número de viviendas en el predio.
Figura 14. Campo para el ingreso datos generales del predio en la ficha predial.
56
En figura 15 se recopiló la información referente a fuente de provisión, cual es el tipo de riego que dispone, formas de organización, turnos de riego y la existencia de reservorios para almacenamiento de agua.
Figura 15. Campo para el ingreso datos fuente de abastecimiento del agua en la ficha predial.
La metodología que se aplicó considera los siguientes pasos: a) Se realizó reuniones de socialización de la ficha predial a los usuarios/as del riego en la comunidad La Chimba con la finalidad de encontrar la aceptación de entregar información. b) Se seleccionó y capacitó cinco personas para el levantamiento de las encuestas. c) Se imprimió los planos codificados para que los usuarios/as identifiquen el predio y el número de código para ser censados, posteriormente se ingresó a la base de datos del catastro predial. d) Se realizó un barrido general para incluir en el censo los usuarios faltantes para lo cual se programó tres días de encuesta en la casa comunal alcanzando los resultados esperados.
57
3.2.3. Modelo de distribución de riego La metodología para reunir y procesar información que permitió alcanzar el modelo de distribución del agua para riego en la comunidad La Chimba fue el siguiente: a) Balance hidrológico Para la construcción del modelo en distribución del agua para riego se empleó una evaluación del balance hidrológico (suelo-cultivo-clima y tipo de riego) cuyos resultados permitieron determinar la evapotranspiración del cultivo y la valoración para lámina de riego, este proceso incluyó los siguientes pasos: Indicadores climáticos Se estableció la climatología con información estadística de tres años (2010 a 2012) de las estaciones meteorológicas Olmedo-Pichincha y Hda. Pesillo de propiedad del INAMHI del Ecuador, donde se analizó datos diarios de precipitación, temperatura máxima y mínima, velocidad del viento y humedad relativa; insumos que sirvieron para el cálculo de la evapotranspiración de referencia según método Penman-Monteith. Suelo Para categorizar el tipo de suelo se utilizó el mapa de suelos del Programa Nacional de Regionalización Agraria (PRONAREG). Los parámetros que se evaluó de las características del suelo son: capacidad de campo (CC) %, punto de marchitez permanente (PMP) %, densidad aparente (Da) en gr/cm3, tasa de infiltración del suelo en mm/día, insumos que se ingresados al software CropWat 8.0, contribuyó en la corrección del cálculo de la evapotranspiración del cultivo (ETc). En la figura 16 se presenta el mapa de suelos del cantón Ibarra y Cayambe.
58
Figura 16. Mapa de suelos del cantรณn Ibarra y Cayambe. Fuente: PRONAREG, 1983.
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Cultivo patrĂłn Para encontrar un criterio de equidad en la distribuciĂłn del agua, se considerĂł que la lĂĄmina de riego a encontrar sea del cultivo predominante en la zona de estudio. En esta razĂłn se utilizĂł la informaciĂłn geoespacial para establecer el cultivo y las tablas Kc del manual 56, segĂşn (FAO, 2006), para determinar los valores del coeficiente del cultivo considerando las tres fases de desarrollo: inicial, desarrollo y final, insumos que ingresados al software CropWat 8.0, calculĂł la (ETc). La fĂłrmula aplicada es la siguiente: đ??¸đ?&#x2018;&#x2021;đ?&#x2018;? = đ??žđ?&#x2018;? â&#x2C6;&#x2014; đ??¸đ?&#x2018;&#x2021;đ?&#x2018;&#x153; DĂłnde: ETc = EvapotranspiraciĂłn del cultivo. Kc = Coeficiente del cultivo. ETo = EvapotranspiraciĂłn de referencia. Tipo de riego Con la informaciĂłn levantada segĂşn la ficha predial se estableciĂł el tipo de riego y la eficiencia de aplicaciĂłn, insumo que ingresado al software CropWat 8.0, corrigiĂł la lĂĄmina de riego a aplicar. DeterminaciĂłn lĂĄmina de riego Una vez cruzada la informaciĂłn suelo-cultivo-clima-tipo de riego en el software CropWat 8.0, se obtuvo la lĂĄmina de riego que responde a la siguiente expresiĂłn: đ??żđ?&#x2018;&#x; = (đ??¸đ?&#x2018;&#x2021;đ?&#x2018;?/đ?&#x2018;&#x192;đ?&#x2018;&#x2019;đ?&#x2018;&#x201C;đ?&#x2018;&#x201C;) DĂłnde:
60
Lr = Lámina de riego (l/s). ETc = Evapotranspiración del cultivo (mm/día). Peff = Precipitación efectiva (mm).
b) Superposición de capas Se utilizó el análisis de superposición para determinar la ubicación y el área de cada módulo que regarían las redes hidráulicas instaladas a nivel del territorio de La Chimba en el presente modelo, para lo cual se siguió la siguiente metodología. Determinación de capas significativas: Se identificó los atributos y las capas que intervienen en la consolidación de los módulos de riego, estas son: Predios e infraestructura de riego. Agregación y combinación de capas: Se agregó las capas predios e infraestructura de riego y se relacionó en forma conjunta para identificar las ubicaciones más atractivas de los módulos de riego. Análisis: Utilizando la herramienta disolver de geoprocesamiento se obtuvo el polígono de cada módulo, seguidamente utilizando el cálculo geométrico se determinó el área. La distribución del agua de riego responde a la multiplicación del módulo y la lámina de riego cumpliendo con el criterio riego comunitario desde el punto de vista técnico y social. La fórmula aplicada es la siguiente: 𝑄𝑅 = (Á𝑟𝑒𝑎 𝑥 𝐼𝑅𝑅𝑒𝑞) Donde: QR = Caudal de riego (l/s/ha). Área = Superficie (ha). IRReq= Requerimiento hídrico del cultivo (l/s).
61
Conociendo la demanda total de agua se comparó con la disponibilidad existente, valores que se obtuvo del análisis de las adjudicaciones de aprovechamiento otorgadas por la SENAGUA del Ecuador y aforamientos in situ utilizando el método empírico conocido como flotador. Su importancia radica en verificar si el agua que se dispone justifica el modelo a implementar. Turnos de riego: Para determinar los turnos de riego se realizó una conformación de los módulos de riego según su vecindad; el tiempo y retorno de riego está dado por la decisión colectiva de la comuna, en donde todos los grupos deben tener 8 horas por tres días. Este parámetro se escapa de una decisión técnica y se apega a una realidad social. CAPITULO 4. RESULTADOS Y DISCUSIÓN 4.1. Resultados Los resultados obtenidos se exponen respetando el orden de las preguntas de investigación y en función del flujo de trabajo previamente diseñado, se expresan en tablas y mapas.
¿Cuál es el área potencial de riego según uso y cobertura de suelo en la comunidad
La Chimba? Según información generada en la ficha predial y anclado al catastro, se resume que la comunidad La Chimba cuenta con 2,896.12 hectáreas, en donde: el 78.04% del área es pasto, siendo el cultivo predominante debido a la actividad ganadera de leche y principal fuente de ingresos de esta zona; el 9.91% es páramo, 1.42% vegetación herbácea, el 4.85% plantación forestal (pino, eucalipto), el 3.60% misceláneo de cultivos, que en términos generales son los cultivos de ciclo corto donde predominan los cereales (maíz, cebada), legumbres (brócoli, habas, papas, fréjol, chocho, lenteja, cebolla blanca, arveja), el 0.29% flores, el 1.76% área poblada, el 0.08% infraestructura antrópica (complejo industrial) y el 0.05% cuerpos de agua o reservorios. Con este argumento, se determina que el área potencial de riego es de 2,373.02 hectáreas, como se muestra en la tabla 4.
62
Tabla 4. Área potencial de riego según su uso y cobertura de suelo, comunidad La Chimba. Símbolo
Cobertura
Área (ha)
%
Potencial de riego (ha)
IUb
Área Poblada
51.02
1.76
AAa
Albarrada/Reservorio
1.32
0.05
Mc
Misceláneo Cultivos
104.33
3.60
104.33
FL
Flores
8.44
0.29
8.44
ICi
Complejo Industrial
2.41
0.08
PA-PH
Páramo Arbustivo - Páramo herbáceo
286.91
9.91
PC
Pasto cultivado
2,260.25
78.04
TBP20
Pino – Eucalipto
140.32
4.85
MVHma
Matorral y vegetación húmedo muy alterado
41.13
1.42
2,896.13
100
Total hectáreas (ha)
2,260.25
2,373.02
Fuente: Elaboración propia.
En la figura 17 se puede apreciar la categorización espacial según uso y cobertura del suelo en la comunidad La Chimba.
63
Figura 17. Uso y cobertura del suelo en la comunidad La Chimba.
64
¿Cuántas redes primarias existen en la comunidad La Chimba para el
abastecimiento de agua para riego? Para describir la composición de las redes primarias de riego se lo ha realizado de acuerdo a la ubicación geográfica en donde nacen sus fuentes de agua, por tanto se ha clasificado en dos grupos que son: zona alta y zona baja. Zona Alta: Existen cuatro redes primarias en material PVC. La Red 1 tiene una longitud de 7.10 km, en su trayecto recibe aguas de las fuentes Chuquiracuho, Lucila Tolano, Jatunturo y Dormida, el caudal total promedio de esta red es 35.25 l/s, se almacena en el reservorio Ingañan y desde este reparte al reservorio Yanaurco. La Red 2 tiene una longitud de 7.74 km, en su recorrido recibe las aguas de las fuentes Frailejones, Yeguazanja y Tío Huayco, el caudal total promedio de esta red es 80.75 l/s, desemboca en el reservorio Erapamba y desde aquí reparte a los reservorios Cuchigir, Hierba Buena y Buey Loma. La Red 3 tiene una longitud de 5 km, capta un caudal promedio de 3.52 l/s de la fuente Bandascunga. La Red 4 tiene una longitud de 2.12 km, capta el agua de la fuente Tauripamba a razón de 3.11 l/s en promedio y deposita en un pequeño reservorio denominado Tauripamba. En la tabla 5 se presenta de forma resumida las redes primarias con sus respectivos reservorios que abastecen de riego a la zona alta.
65
Tabla 5. Redes primarias de riego y reservorios en la zona alta de la comunidad La Chimba. Redes Red 1
Longitud (km) 7.10
Caudal (l/s) 35.25
Red 2
7.74
80.75
Red 3 Red 4 TOTAL
5.00 2.12 21.96
3.52 3.11 122.63
Reservorio R_Ingañan R_Yanaurco R_Cuchigir R_Erapamba R_Hierba Buena R_Buey Loma
Volumen (m3) 10,635.35 1,804.22 4,132.97 17,419.83 921.13 4,900.53
R_Tauripamba Total
5.76 39,819.79
Fuente: Elaboración Propia.
Zona Baja: Se encuentra influenciada por el canal Calvario, su longitud de recorrido es 13.54 km, aproximadamente el 90% mantiene una infraestructura en tierra y un 10% es mixta (canal de hormigón y tubería PVC), el caudal total promedio que conduce es 373.5 l/s, a lo largo de su recorrido existen 7 reservorios, los mismos que se describen en la tabla 6. Tabla 6. Redes primarias de riego y reservorios en la zona baja de la comunidad La Chimba. Canal Calvario
Longitud (km) 13.54
Caudal (l/s) 373.35
Caudal Total (m3)
Reservorio R_Virgen Tunas R_Maria Magdalena R_Ugsha R_Cascajo R_San Serapio R_Yacupamba R_Loma Puliza
Volumen (m3) 3,378.59 7,698.35 3,809.25 1,971.02 7,182.51 5,926.31 5,449.69 35,415.72
Fuente: Elaboración propia. En la figura 18 se puede observar espacialmente las redes primarias de riego en la comunidad La Chimba.
66
Figura 18. Redes primarias de riego comunidad La Chimba.
67
¿Cuántas redes secundarias de riego existen en la comunidad La Chimba y cuál es
la superficie de irrigación? Las redes secundarias son todas aquellas que se conectan a la red primaria y lógicamente están distribuidas de acuerdo a la topografía del suelo; en consecuencia a lo largo y ancho del territorio de La Chimba existen en total 21 ramificaciones de redes secundarias, a las que los comuneros denominan sistemas de riego para su entorno organizativo. Entender el espacio hidráulico de las redes secundarias permitirá precisar el área de intervención del riego y desde esta visión analizar la demanda de agua en la zona alta y zona baja de la comuna La Chimba: Zona Alta. En la zona alta existen 3 redes secundarias que recorren una longitud de 22.67 km, el área total irrigada es de 746.73 hectáreas como se presenta en la tabla 7. Tabla 7. Redes secundarias y área de riego en la zona alta - comunidad La Chimba. No 1 2 3
Red Primaria Red 1 Red 2 Red 2
Red Secundaria Infraestructura Longitud(km) Yanaurco Cuchigir Hierba Buena TOTAL
Tubería PVC Tubería PVC Tubería PVC
Riego(ha)
12.44 345.6 1.94 193.85 8.29 207.28 22.67 746.73 Fuente: Elaboración propia.
Es preciso indicar que la Red 3 y Red 4 primaria, están dirigidas a solventar el riego de la red secundaria Loma Puliza ubicada en la zona baja. Zona Baja. En la zona baja existen 18 redes secundarias que recorren una longitud de 51.0 km, de las cuales la red Chaupi - Muyurku no se deriva del canal Calvario sino se abastece de la comunidad vecina El Chaupi; el área total irrigada es de 1,626.29 hectáreas. Es importante indicar que existen varias captaciones directas sobre todo para los terrenos que están junto al canal, los mismos que para servirse del riego están incluidos en los sistemas de acuerdo a su ubicación geográfica. En la tabla 8 se presenta las redes secundarias de riego que existen en la zona de estudio.
68
Tabla 8. Redes secundarias y área de riego en la zona baja - comunidad La Chimba. No 1 2 3
Red Primaria Canal Calvario Canal Calvario Canal Calvario
4 5 6 7 8 9
Canal Calvario Canal Calvario Canal Calvario Canal Calvario Canal Calvario Canal Calvario
10
Canal Calvario
11 12 13
Canal Calvario Canal Calvario Canal Calvario
14
Canal Calvario
15 16 17
Canal Calvario Canal Calvario Canal CalvarioRed 3 y Red 4 Canal Chaupi_Muyurku
18
Red Secundaria Cascajo Capulí-Cabuyal Chilcacucho Buey Loma Contadero Guanes Huasipungos María magdalena Paccha San Joaquín Cabuyal San Juan - San Rafael San Ramón San Serapio Alto San Serapio Morlán Ugsha - La Merced Virgen Tunas Yacupamba Loma Puliza
Infraestructura Tubería PVC Tubería PVC Tubería PVC
El Chaupi TOTAL
Longitud(km) 1.94 2.22 4.79
Riego(ha) 60.82 110 137.4
Tubería PVC Tierra Tubería PVC Tubería PVC Tubería PVC Tubería PVC
1.64 3.18 6.28 1.23 0.35 2.22
67.75 215.87 105.81 79.13 31.78 85.27
Tubería PVC
2.36
48.51
Tubería PVC Tubería PVC Tubería PVC
2.17 1.73 3.55
69.45 45.73 122.71
Tubería PVC
4.51
97.89
Tubería PVC Tubería PVC Tubería PVC
3.27 3.23 6.11
65.65 100.18 179.08
Tubería PVC
0.21
3.26
51.00
1,626.29
Fuente: Elaboración propia.
En la figura 19 se puede observar espacialmente las redes secundarias de riego en la comunidad La Chimba.
69
Figura 19. Redes secundarias de riego comunidad La Chimba.
70
¿Cuántos predios, usuarios y área potencial de riego existen por cada módulo de
riego en la comunidad La Chimba? Según información generada en el catastro predial arroja que la comuna La Chimba comprende un área potencial de riego de 2,373.02 hectáreas, repartidas en 21 módulos de riego, fraccionadas en 1,098 predios y 810 usuarios; como se presenta en la tabla 9. Tabla 9. Predios, usuarios y área potencial irrigada por módulo de riego en la comunidad La Chimba. No 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21
Módulo de riego Yanaurco Cuchigir Hierba Buena Cascajo Capulí-Cabuyal Chilcacucho - Buey Loma Contadero Guanes Huasipungos María Magdalena Paccha San Joaquín Cabuyal San Juan San Rafael San Ramón San Serapio Alto San Serapio Morlán Ugsha - La Merced Virgen Tunas Yacupamba Loma Puliza El Chaupi TOTAL
Predios 93 55 102 14 56
Usuarios 62 28 73 13 44
Área(ha) 345.6 193.85 207.28 60.82 110
54
45
137.4
46 34 76 73 27 30 27 32 29 75 50 21 75 127 2 1,098
37 24 58 59 23 22 23 25 19 51 46 18 57 81 2 810
67.75 215.87 105.81 79.13 31.78 85.27 48.51 69.45 45.73 122.71 97.89 65.65 100.18 179.08 3.26 2,373.02 Fuente: Elaboración propia.
En la figura 20, se puede observar espacialmente el catastro predial de la comunidad La Chimba.
71
Figura 20. Catastro predial de la comunidad La Chimba.
72
En la sección Anexos desde el 1 hasta el 20 se presentan los catastros prediales por módulo de riego.
¿Cuál es la oferta de agua que dispone la comunidad La Chimba?
El territorio de la Chimba se encuentra dentro de la microcuenca del río La Chimba, subcuenca del río Pisque, forma parte de la cuenca hidrográfica del Guayllabamba que se une en la gran cuenca del río Esmeraldas para desembocar en el océano pacífico. En la cabecera de la cuenca se encuentra el volcán Cayambe (5,780 msnm) y los páramos del Parque Nacional CayambeCoca, donde se encuentran las principales fuentes de agua para riego del área de estudio (GADOP, 2015). La red hidrográfica a nivel de la zona de estudio se compone de 17 quebradas como son: Chuquiracucho, Lucila Tolano, Carnicería, Terreras, Quiskuaca, Dormida, Golondrinas, Jatunturo, Ingañan, Ñañoloma, Frailejones, Culchijir, Alpachaca, Bandascunga, Tauripamba, Ugsha y Virgen Tunas. Es importante anotar que los nombres de estas quebradas cambian de acuerdo a las historias locales de los sectores que atraviesan, lo que hace difícil lograr un entendimiento sobre la conformación de la red hidrográfica por parte de la población local (Poats, 2006). En la figura 21, se puede observar espacialmente la zona hidrográfica de la comunidad La Chimba.
73
Figura 21. Zona Hidrogrรกfica comunidad La Chimba.
74
La oferta hídrica para riego en la comunidad La Chimba, se determinó promediando los caudales adjudicados según SENAGUA con el caudal aforado según método flotador, debido a que son autorizaciones que datan de los años 1988 y no cuentan con estudios estadísticos del comportamiento hídrico de las fuentes. En la tabla 10 se presenta los valores de caudal en litros/segundo de cada fuente. Tabla 10. Oferta hídrica de riego en la comunidad La Chimba. COORDENADAS
Redes Fuente Primarias
CAUDAL(l/s) ALTURA (msnm) SENAGUA AFORO PROMEDIO
X
Y
Kiscuaca y Paccha Volcán
166900
10010793
3,655
32.09
28.9
30.50
Lucila Tolana
16647
10006328
4,234
5
4.5
4.75
Frailejón Cucho
831214
1001041
4,125
Yegua Zanja
830610
10010223
3,798
73
65.7
69.35
Red 2
Tío Huayco
800069
10010351
3,802
12
10.8
11.40
Red 3
Bandascunga
829718
10009056
3,961
3.85
3.18
3.52
Red 4
Tauripamba
827915
10009763
3,675
3.23
2.99
3.11
Calvario
832417
10012853
3,396
360
324
342.00
Sapo Pamba
833585
10011906
3,561
15
13.5
14.25
Chilca Pamba
832268
10012557
3,440
18
16.2
17.10
522.17
469.77
495.97
Red 1
Red Calvario
TOTAL (l/s)
Fuente: Elaboración propia.
¿Cuál es la lámina de riego del cultivo patrón por hectárea, basados en las
características físico climáticas de la comunidad La Chimba? Según el uso de suelo en la comunidad La Chimba, indica que el 78.04% del área en estudio predomina el monocultivo pasto y minoritariamente cultivos misceláneos que lo practican rotativamente. Para modelar la distribución del riego se utiliza al pasto como cultivo patrón, sus condiciones óptimas de crecimiento difiere según el estado fisiológico. Por lo tanto, con el fin de estimar la
75
necesidad de agua se mide la tasa de evapotranspiración que es el agua evaporada desde la superficie de plantas y suelo, más aquella transpirada por la planta. La ETo se calculó con la ecuación de Penman-Monteith del programa de cómputo CropWat 8.0, incorporando los valores climáticos de temperatura mínima, temperatura máxima, humedad y viento obtenidos de la información perteneciente a los anuarios meteorológicos del INAMHI, comprendidos entre el período de los años 2010 al 2012, de las estaciones meteorológicas Olmedo - Pichincha y Hda. Pesillo. En la tabla 11 se presentan sus valores. Tabla 11. Cálculo de la ET0, con el método de Penman-Monteith, de las estaciones meteorológicas Olmedo - Pichincha y Hda. Pesillo. Mes Enero Febrero Marzo Abril Mayo Junio Julio Agosto Septiembre Octubre Noviembre Diciembre Promedio
Temp Min Temp Max Humedad °C °C % 13.0 16.0 85.0 17.0 21.0 85.0 16.0 23.0 85.0 18.0 23.0 85.0 14.0 18.0 70.0 15.0 18.0 70.0 16.0 18.0 70.0 12.0 13.0 85.0 11.0 13.0 85.0 14.0 18.0 90.0 14.0 19.0 95.0 15.0 20.0 95.0 14.6
18.3
83.0
Viento km/día 518.0 518.0 518.0 605.0 691.0 691.0 778.0 778.0 691.0 605.0 518.0 518.0
Insolación horas 7.0 7.0 7.0 8.0 8.0 8.0 8.0 8.0 8.0 8.0 7.0 7.0
Rad MJ/m²/día 21.5 21.1 19.9 19.2 17.0 15.8 16.3 18.2 20.5 22.2 21.3 21.5
ETo mm/día 3.3 3.7 3.7 3.6 3.8 3.6 3.8 2.5 2.6 3.1 2.9 3.1
619.0
7.6
19.5
3.3
Fuente: Elaboración propia.
El siguiente procedimiento, consiste en calcular la precipitación efectiva, que es aquella fracción de la precipitación total utilizada para satisfacer las necesidades de agua del cultivo; quedando por tanto excluidas la infiltración profunda, la escorrentía superficial y la evaporación de la superficie del suelo (FAO, 1990). Para encontrar la precipitación efectiva se ingresan los datos promediados de precipitación media mensual al programa CropWat 8.0, los resultados obtenidos se muestran en la tabla 12.
76
Tabla 12. Estimación de la precipitación efectiva de la estación meteorológica Olmedo Pichincha y Hda. Pesillo. Precipit. mm Enero 68.0 Febrero 77.0 Marzo 101.0 Abril 94.0 Mayo 68.0 Junio 35.0 Julio 21.0 Agosto 15.0 Septiembre 43.0 Octubre 96.0 Noviembre 95.0 Diciembre 74.0 Total 787.0 Mes
Prec. efec mm 30.8 37.6 56.8 51.2 30.8 11.0 2.6 0.0 15.8 52.8 52.0 35.2 376.6 Fuente: Elaboración propia.
Continuando con el cálculo, se ingresa al CropWat 8.0, la información de coeficientes del cultivo pasto en sus diferentes etapas fisiológicas, para lo cual se utilizó la información del manual 56 (FAO, 2006), la misma que se presenta en la tabla 13. Tabla 13. Coeficientes del cultivo de pasto. Etapa de crecimiento
Inicial
Desarrollo
Media
Final
Total
Duración (días)
10
20
75
35
140
Coeficiente del cultivo (Kc)
0.4
0.95
0.85
Profundidad de raíces (m)
0.3
0.5
1.5
Nivel de agotamiento (Fracc)
0.6
0.6
0.6
0.8
0.9
Respuesta al rendimiento (Ky) Altura Cultivo (m)
1
1.1
1 0.3
Fuente: FAO, 1990.
77
En la figura 22 se presenta el ingreso de coeficientes del cultivo pasto.
Figura 22. Ingreso de coeficientes del cultivo pasto.
Seguidamente, se analizó la información de suelo de la comuna La Chimba, cuyas características indican que se trata de un suelo tipo franco arcilloso a limoso. La importancia de su análisis son las propiedades hidráulicas las cuales se relacionan con la textura que determinan la velocidad del movimiento del agua, siendo mayor en suelos arenosos que en suelos arcillosos. De ahí que los suelos arcillosos son mejores para la agricultura debido a que mantienen la humedad y el tiempo para llegar a la capacidad de campó es menor lo cual es una ventaja al tratarse de optimizar el recurso hídrico. En la figura 23 se presenta espacialmente el tipo de textura de suelo de la comuna La Chimba.
78
Figura 23. Textura de suelo comunidad La Chimba.
79
En la figura 24 se puede apreciar las propiedades generales del suelo arcilloso - limoso.
Figura 24. Propiedades generales de suelos arcillosos – limosos. Una vez procesado la información de clima/ETo, precipitación, cultivo y suelo, el programa calcula: El coeficiente del cultivo (Kc), la evapotranspiración del cultivo (ETc), la precipitación efectiva y la necesidad de riego del cultivo (Nac), todos a nivel de diez días durante todo el ciclo del cultivo. En la tabla 14 se presenta la información que se obtuvo para el cultivo de pasto. Tabla 14. Cálculo de la ETc y la Nac del cultivo pasto, sembrado en marzo. Mes Mar Mar Abr Abr Abr May May May Jun Jun Jun Jul Jul Jul TOTAL
Década Etapa 2 3 1 2 3 1 2 3 1 2 3 1 2 3
Inic Des Des Med Med Med Med Med Med Med Fin Fin Fin Fin
Kc ETc ETc Prec. efec Req.Riego coef mm/día mm/dec mm/dec mm/dec 0.4 1.5 11.9 16.1 0.0 0.5 1.9 21.1 19.1 2.0 0.8 3.0 30.4 18.1 12.3 1.0 3.6 36.0 17.7 18.3 1.0 3.7 36.5 15.2 21.3 1.0 3.7 37.0 12.5 24.5 1.0 3.8 37.5 10.3 27.2 1.0 3.7 40.6 8.1 32.5 1.0 3.6 36.3 5.5 30.8 1.0 3.6 35.7 3.2 32.6 1.0 3.7 36.5 2.4 34.1 1.0 3.8 37.7 1.6 36.1 0.9 3.8 38.1 0.6 37.5 0.9 3.2 32.1 0.4 31.7 467.4
130.8
340.8
Fuente: Elaboración propia.
80
Una vez obtenida la necesidad de agua del cultivo, el programa realiza la programación de los riegos, el cual identifica el momento y la cantidad de agua que se ha de aportar al cultivo en cada riego. La opción de frecuencia de riego que se utilizó es la de riego práctico a intervalos fijos por etapa y la opción de aplicación fue la de riego óptimo hasta la capacidad de campo. Para esta última, es necesario indicar la eficiencia de aplicación 70% que aparece por default en el programa, obteniendo una lámina de riego para pasto de 0.21 l/s/ha. En la tabla 15 se presenta la programación del riego. Tabla 15. Programación del riego para el cultivo de pasto.
Fecha
Día
Ag Lám. Défici Pér Lam. ot. Neta t dida Br.
Precip
Ks
ETa
mm
frac c.
%
%
mm
mm
mm
mm
l/s/ha
136.8
0.0
0.0
195.4
0.21
Eta p
28-jun
108
Fin
0.0
1.00
100
61
30-jul
Fin
Fin
0.0
1.00
0
40
Q
Fuente: Elaboración propia.
¿Cuál es la propuesta de distribución del agua en cantidad, turno y frecuencia para
cada módulo en la comunidad La Chimba?
a) Distribución del agua En la comunidad La Chimba la distribución del riego está clasificada en zona alta y zona baja, por tanto para que los resultados de la propuesta sean lo suficientemente acercados a la realidad es de mucha importancia considerar este particular. Zona Alta Según información de catastro, se determina que existen 3 redes de riego en la zona alta, área total irrigada 746.73 hectáreas, lámina de riego 0.21 l/s/ha para el cultivo de pasto.
81
Con estos insumos se procede a calcular, donde el caudal de riego para esta zona es de 156.81 l/s, el cual difiere con la oferta de agua total promedio en la zona alta de la comunidad La Chimba que es 116 l/s, lo que indica que existe déficit de agua en 40.81 l/s que representa al 26.03% de la superficie potencial para riego como se muestra en la tabla 16. Tabla 16. Distribución de caudal por módulo de riego en la zona alta de la comunidad La Chimba. No
Módulo de riego
Lámina(l/s) Área(ha) Caudal(l/s)
1
Yanaurco
0.21
345.60
72.58
2
Cuchigir
0.21
193.85
40.71
3
Hierba Buena
0.21
207.28
43.53
TOTAL
746.73
Oferta de agua(l/s)
156.81 116
Déficit (l/s)
40.81 Fuente: Elaboración propia.
Zona Baja En la zona baja existen 18 redes de riego, área total irrigada 1,626.29 hectáreas, 373.35 l/s de oferta de agua, lámina de riego 0.21 l/s/ha para el cultivo de pasto. Con los parámetros anteriormente citados se obtiene 340.84 l/s como caudal total a distribuirse en todos los módulos de riego, lo que señala que la zona baja cuenta con un excedente de 32.51 l/s. En la tabla 17 se presenta el caudal asignado por módulo de riego.
82
Tabla 17. Distribución de caudal por módulo de riego en la zona baja de la comunidad La Chimba. No 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18
Módulo de riego
Lámina(l/s) 0.21 0.21 0.21 0.21 0.21 0.21 0.21 0.21 0.21 0.21 0.21 0.21 0.21 0.21 0.21 0.21 0.21
Cascajo Capulí-Cabuyal Chilcacucho - Buey Loma Contadero Guanes Huasipungos María Magdalena Paccha San Joaquín Cabuyal San Juan - San Rafael San Ramón San Serapio Alto San Serapio Morlán Ugsha - La Merced Virgen Tunas Yacupamba Loma Puliza El Chaupi TOTAL Oferta de agua (l/s) Excedente (l/s)
Área(ha) 60.82 110 137.4 67.75 215.87 105.81 79.13 31.78 85.27 48.51 69.45 45.73 122.71 97.89 65.65 100.18 179.08 3.26 1,626.29
Caudal(l/s) 12.77 23.1 28.85 14.23 45.33 22.22 16.62 6.67 17.91 10.19 14.58 9.6 25.77 20.56 13.79 21.04 37.61 0 340.84 373.35 32.51
* El módulo de riego El Chaupi recibe agua de otra comunidad por lo que no se le considera en la asignación de caudal.
Fuente: Elaboración propia.
b) Turno y frecuencia de riego Se conformó cuatro grupos de riego, con turnos de 3 días y frecuencias de cada 9 días como se muestra en la tabla 18. La programación se replicó durante los tres meses de verano (julioseptiembre).
83 Tabla 18. Programaciรณn de turnos de riego en la comuna La Chimba.
Fuente: Elaboraciรณn propia.
84
4.2. Discusión de Resultados
¿Cuál es el área potencial de riego según uso y cobertura de suelo en la comunidad
La Chimba? Los resultados se han sintetizado en la tabla 4, la importancia de analizar este parámetro se basa en dos razones fundamentales: La primera es determinar el área potencial de riego con ello eliminar áreas no regables como son páramos, casas, carreteras y reservorios; la segunda, los cambios en la cobertura terrestre son indicadores directos para fijar el sistema productivo y determinar el patrón de cultivo, lo que implica mayores o menores índices de consumo de agua. Estos criterios se corresponden con el Plan Nacional de Riego y Drenaje del Ecuador 20122017, bajo los principios de redistribución, inclusión y equidad social. Levantar una línea base de información de riego a través de los SIG en la comunidad La Chimba, ha permitido conocer el cuerpo de su geografía y responder a las interrogantes de la presente investigación donde se determina que existen 2,373.02 hectáreas de tierra con potencial de riego y la predominancia del cultivo pasto en el 78.04% del total de su territorio regable. Es importante resaltar que la fuerza de trabajo en los diferentes sistemas productivos se la obtiene principalmente a través de la familia (hermanos, tíos, sobrinos, nietos, etc.), la misma que ayuda en las etapas de siembra y cosecha principalmente. El destino de la producción agrícola se la divide, tanto para el autoconsumo como para la venta. Los principales mercados a los que están vinculados son: Cayambe, Quito, Otavalo e Ibarra.
85
¿Cuántas redes primarias y secundarias existen en la comunidad La Chimba para
el abastecimiento de agua para riego y cuál es su área de irrigación? El levantamiento de infraestructura de riego permite analizar la cobertura, el acceso y el método de riego que utilizan. De ahí su importancia para evaluar la problemática de distribución si es por mal manejo, cantidad de agua o por falta de infraestructura hidráulica. Toda esta información se ha plasmado en mapas temáticos los mismos que cuentan con la aprobación de la comunidad investigada y validada en campo, cuyos resultados tabulados en las tablas 5, 6, 7 y 8, han permitido identificar cinco redes primarias que conectan a 21 redes secundarias o sistemas de riego como conocen la comunidad, 14 reservorios y una cobertura de irrigación de 746.73 hectáreas en la zona alta y 1,626.29 hectáreas en la zona baja. El tipo de infraestructura que cuentan es tubería PVC y el método de riego es aspersión. Es importante resaltar que la construcción de los sistemas de riego no es irrelevante para la gestión del agua. Las características físicas de los sistemas de riego tienen implicancias fundamentales para las posibilidades y mecanismos de gestión, control y distribución. En este análisis, como debilidad encontrada en la infraestructura de riego en la comunidad La Chimba, es la carencia de medidores, por tanto, si un usuario no paga o realiza robos de agua, es muy difícil cortarle o descubrirle el robo ante la falta de medición. El ministerio del agua del Ecuador a través de la Agencia de Regulación y Control del Agua (ARCA), mediante normativa vigente, establece que toda junta de regantes o ente administrativo del agua debe cumplir con información catastral y de obras hidráulicas para los planes y proyectos nuevos, de mejoramiento o ampliación de riego. En este argumento, el presente trabajo se corresponde ya que para los futuros mejoramientos de los sistemas de riego se cuenta con información fiable pudiendo diseñar redes hidráulicas que conduzcan el caudal según área de riego y no de acuerdo a criterios empíricos, bajo estándares de cuidado, preservación del agua, como fuente de vida y desarrollo.
86
¿Cuántos predios, usuarios y área potencial de riego existen por cada módulo de
riego en la comunidad La Chimba? El análisis de datos de superficie, entendido desde su localización geográfica, permite conocer la composición real del área por módulo de riego medida en hectáreas. Además, permite individualizar predios y determinar número de usuarios/as. Es importante considerar que, con el tiempo debido al fraccionamiento o la mercantilización de las tierras, el número de predios como de usuarios puede aumentar o disminuir por tanto el catastro debe ser periódicamente actualizado. Se debe entender que la distribución del agua de riego no se realiza por predio o usuario sino por superficie, la misma que no cambia por más fraccionamientos que existan. Estas consideraciones son necesarias tenerlas en cuenta para evitar una mala gestión de los recursos hídricos. Por los resultados arrojados y que se presentan en la tabla 9, obtenemos que la comuna La Chimba comprende un área potencial para riego de 2,373.02 hectáreas, repartidas en 21 módulos de riego, fraccionadas en 1,098 predios y 810 usuarios, dando mayor peso a la variable superficie cuando de repartir agua se trate.
¿Cuál es la oferta de agua que dispone la comunidad La Chimba?
La oferta hídrica total en la comunidad La Chimba está definida por el valor promedio de los caudales adjudicados por la SENAGUA y los valores obtenidos en la medición de caudales por el método del flotador. En la tabla 10 se sintetiza los caudales promedios por fuente que sumados en su totalidad corresponden a los 495.97 l/s que deberá repartirse a razón de 2,373.02 hectáreas. La distribución del agua en la comunidad La Chimba es una actividad difícil y que requiere de habilidades no solo técnicas, sino sociales, de manejo de información y de persuasión cuando no paciencia. En este sentido la estrategia en reparto del agua parte de la oferta de agua y cultivo patrón para no enfrascarse en variaciones específicas de variedad de cultivo proporcionando mayor operatividad a la hora de distribuir el agua y evitar caer en conflictos entre usuarios.
87
Cuál es el valor para lámina de riego del cultivo patrón por hectárea, basados en
las características físico climáticas de la comunidad La Chimba? La discusión en la determinación de lámina de riego, utilizando el cultivo patrón pasto, se encuentra basada en la integración de factores climáticos, suelo y características fisiológicas del cultivo, para lo cual se utilizó el programa de cómputo CropWat 8.0, una herramienta muy útil por las diferentes estimaciones y cálculos que se realiza, así como la integración de todos los parámetros anteriormente nombrados. Para el cálculo de la evapotranspiración de referencia (ET0) se utilizó el método de PenmanMonteith, que es propuesto por los especialistas de la materia (Smith et al., 1998; Allen et al., 1997), cuyos resultados se sintetizan en la tabla 11 en donde el valor promedio es de 3.30 mm/día, lo cual indica que existe baja evapotranspiración debido a la menor radiación solar propia de la región interandina. La Evapotranspiración del cultivo se obtuvo de los análisis de precipitación efectiva, coeficientes del cultivo y el tipo de suelo, los resultados sintetizados se encuentran en la tabla 14 cuyos valores de evapotranspiración de cultivo se presentan cada diez días y la necesidad de agua del cultivo (NAC) en todo su periodo fisiológico es de 340 mm/dec. Finalmente, según la programación de riego y con una eficacia de aplicación del 70% que ofrece el método de riego aspersión se determina una lámina de riego de 0.21 l/s/ha., para la asignación del agua a todos los módulos conformados en la comunidad La Chimba, parámetro que se ha obtenido bajo principios técnicos, sociales en donde se ha respetado los acuerdos y reglamentos internos de la comuna.
88
¿Cuál es la propuesta de distribución del agua en cantidad, turno y frecuencia para
cada módulo la comunidad La Chimba?
La metodología aplicada ha permitido generar una dosis o lámina de riego general que corresponde al valor de 0.21 l/s/ha, que si se tratara de comparar a nivel de la zona podríamos decir que se acerca mucho al valor que maneja el gran proyecto emblemático del Ecuador conocido como Cayambe-Pedro Moncayo cuya lámina es de 0.25 l/s/ha. La información de catastro es altamente confiable ya que el levantamiento se ha realizado de predio en predio lo que valida el área de riego. Para validar la distribución del agua es necesario compararle con la oferta de agua existente; en este argumento, los resultados de la tabla 16 demuestran que la zona alta comprende 746.73 hectáreas cuya demanda de agua alcanza los 156.81 l/s y su oferta hídrica es de 116 l/s. Estos resultados señalan que existe un déficit de 40.81 l/s, que representa al 26,08% del total del área regable que quedaría sin riego, por lo que se debe considerar cambiar su lámina de riego a 0.15 l/s en el sano pensamiento de buscar un equilibrio social. Según los resultados de la tabla 17, se obtiene que la zona baja tiene 1,626.29 hectáreas en total pero se descuenta el área del Chaupi, de ahí que su demanda es de 340.84 l/s, su oferta hídrica es de 373.35 l/s, lo que indica que tiene un excedente de 32.51 l/s. En este contexto, el área potencialmente regable en la zona baja con lámina de 0.21 l/s se ajusta plenamente para que nadie quede sin riego. El turno de riego es un parámetro definido en asamblea de la comunidad, basados en los principios de igualdad y control, es así que según los resultados de la tabla 18, el turno es de 8 horas por 3 días y la frecuencia del turno de riego es cada 9 dias, mismo que es aplicado para los tres meses de verano (julio-septiembre).
89
CAPÍTULO 5. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES 5.1. Conclusiones A través del desarrollo de la metodología propuesta, se demuestra positivamente que la generación de una línea base de información en riego anclado en un catastro predial utilizando la tecnología SIG, es apta para lograr un diagnóstico preciso y orientar la toma de decisiones en la planificación y distribución del riego en la comunidad La Chimba, parroquia Olmedo, cantón Cayambe, Ecuador. Este modelo propuesto en distribución del agua para riego permitirá desarrollar la gestión de los módulos mediante un correcto manejo de datos espaciales y la orientación técnica para que el regante logre mantener la eficiencia en el máximo valor estandar posible. Además, este modelo es amigable y muy versatil de fácil manipulación y adaptación que puede y debe ser mejorado con la interacción de sus usuarios/as. La investigación se ha desarrollado con reuniones participativas y asambleas generales por ser un tema de alta importancia y trascendencia en el desarrollo productivo, económico y social. En este marco para generar el modelo en distribución del agua se ha respetado las resoluciones tomadas en la misma, con el fin de evitar resistencia por sus usuarios/as así como también prevalecer la intención de igualdad de acceso al recurso hídrico. La formulación de las preguntas de investigación junto con el análisis teórico y práctico ha aportado resultados valiosos de las características climáticas, suelo, productividad y demanda de agua, variables que integradas al programa CropWat 8.0 desarrollado por la FAO determina la evapotranspiración de referencia (ETo) con el principio de la fórmula de Penman-Monteith, precipitación efectiva contrarrestada con la precipitación pluvial de la estación Olmedo Pichincha y Hda. Pesillo.
90
Para la evapotranspiración de cultivo, se evaluó las características del suelo, los valores Kc de cultivo y mediante programación de riego, obtener su lámina de riego la cual multiplicada por el número de hectáreas de cada módulo obtenemos la demanda de agua. Las adjudicaciones de libre aprovechamiento de agua para riego otorgados por la SENAGUA promediadas con aforos en los sitios de captación definen la oferta de agua que mantiene la comunidad, que, una vez comparada con la demanda de agua, indica que existe déficit de agua en la zona alta y un mínimo excedente en la zona baja. En este análisis, es aplicable el valor calculado de lámina para riego en la zona baja y no es aplicable para la zona alta razón por la cual se considera bajarle para encontrar un equilibrio de reparto. Se organizaron turnos y frecuencia de riego, agrupando módulos de riego cercanos, los mismos que deben replicarse en las temporadas críticas para la agricultura con relación al riego que van desde julio a septiembre, un periodo muy marcado que genera desbalance en el sistema productivo tradicional del lugar. Finalmente la comunidad La Chimba considera un logro importante disponer de una línea base de información digital para el área de riego. Esta base digital consta de un catastro predial general, mapa de redes primarias y secundarias de riego, módulos de riego todo esto implantado sobre una ortofoto. La metodología utilizada ha demostrado ser de bajo costo y alta efectividad, dando lugar a la generación de un modelo barato para el uso actual y futuro de la comunidad.
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5.2. Recomendaciones Parar llevar a cabo una eficaz distribución del agua para riego en la comunidad La Chimba es de suma importancia manejar información agroclimática y de carácter espacial, insumos que permiten cuantificar el valor de lámina de riego en el balance hídrico del cultivo patrón. En este marco se debe potencializar el talento humano técnico para asistir a los usuarios en la toma de decisiones a fin de realizar una programación técnica de los riegos y mantener una armonía entre sus beneficiarios. Desde el punto de vista agronómico como hidráulico, es vital considerar una herramienta de primera mano a los SIG por su capacidad de integrar, actualizar y presentar información para la gestión del riego en el marco de las directrices aprobadas en la comunidad. De igual forma, es necesario activar la estación meteorológica Olmedo-Pichincha para disponer de datos climáticos actualizados y garantizar un correcto balance hídrico de la zona. Los usuarios deben estar abiertos a entregar información sin la desconfianza que se trata para subir tarifas o crear impuestos, más bien deben empoderarse del modelo, ya que de la actualización periódica del catastro dependerá el acceso al agua así como realizar programas o proyectos para construir, mejorar o ampliar las redes de riego. De la misma forma, es necesario fortalecer las capacidades administrativas, productivas y técnicas a los beneficiarios mediante capacitaciones. Finalmente, se considera necesario que la comunidad La Chimba debe analizar establecer un plan piloto con medidores de caudal en las acometidas de los predios para controlar según el concumo el cobro de tarifas, corte en caso de morosidad y sobre todo para reducir el mal uso y robo de agua.
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100
ANEXOS
101
Anexo 1. Mapa Catastro de riego Yanaurco, comunidad La Chimba. Fuente: Elaboraciรณn propia.
102
Anexo 2. Catastro de riego Cuchigir, comunidad La Chimba. Fuente: Elaboraciรณn propia.
103
Anexo 3. Catastro de riego Hierba Buena, comunidad La Chimba. Fuente: Elaboraciรณn propia.
104
Anexo 4. Catastro de riego Cascajo, comunidad La Chimba. Fuente: Elaboraciรณn propia.
105
Anexo 5. Catastro de riego CapulĂ Cabuyal, comunidad La Chimba. Fuente: ElaboraciĂłn propia.
106
Anexo 6. Catastro de riego Chilcacucho Buey Loma, comunidad La Chimba. Fuente: Elaboraciรณn propia.
107
Anexo 7. Catastro de riego Contadero, comunidad La Chimba. Fuente: Elaboraciรณn propia.
108
Anexo 8. Catastro de riego Guanes, comunidad La Chimba. Fuente: Elaboraciรณn propia.
109
Anexo 9. Catastro de riego Huasipungos, comunidad La Chimba. Fuente: Elaboraciรณn propia.
110
Anexo 10. Catastro de riego MarĂa Magdalena, comunidad La Chimba. Fuente: ElaboraciĂłn propia.
111
Anexo 11. Catastro de riego Paccha, comunidad La Chimba. Fuente: Elaboraciรณn propia.
112
Anexo 12. Catastro de riego San Joaquín Cabuyal, comunidad La Chimba. Fuente: Elaboración propia.
113
Anexo 13. Catastro de riego San Juan San Rafael, comunidad La Chimba. Fuente: Elaboraciรณn propia.
114
Anexo 14. Catastro de riego San Ramรณn, comunidad La Chimba. Fuente: Elaboraciรณn propia.
115
Anexo 15. Catastro de riego San Serapio Alto, comunidad La Chimba. Fuente: Elaboraciรณn propia.
116
Anexo 16. Catastro de riego San Serapio Morlรกn, comunidad La Chimba. Fuente: Elaboraciรณn propia.
117
Anexo 17. Catastro de riego Ugsha La Merced, comunidad La Chimba. Fuente: Elaboraciรณn propia.
118
Anexo 18. Catastro de riego Virgen Tunas, comunidad La Chimba. Fuente: Elaboraciรณn propia.
119
Anexo 19. Catastro de riego Yacupamba, comunidad La Chimba. Fuente: Elaboraciรณn propia.
120
Anexo 20. Catastro de riego San Serapio Alto, comunidad La Chimba. Fuente: Elaboraciรณn propia.