Un sistema de drenaje agrícola es un sistema mediante el cual se drena el agua sobre el suelo o en él para mejorar la producción agrícola de los cultivos . Puede implicar cualquier combinación de control de aguas pluviales , control de la erosión y control del nivel freático .
Si bien existen más de dos tipos de sistemas de drenaje empleados en la agricultura, hay dos tipos principales: (1) drenaje superficial y (2) drenaje subterráneo.
La figura 1 clasifica los distintos tipos de sistemas de drenaje . Muestra los sistemas de drenaje de campo (o internos) y los sistemas principales (o externos). [2] La función del sistema de drenaje de campo es controlar el nivel freático, mientras que la función del sistema de drenaje principal es recolectar, transportar y eliminar el agua a través de un emisario o salida. En algunos casos se hace una distinción adicional entre sistemas de drenaje colectores y principales. Los sistemas de drenaje de campo se diferencian en sistemas de drenaje de campo superficiales y subterráneos.
En ocasiones (por ejemplo, en los arrozales sumergidos irrigados ), se requiere una forma de drenaje temporal en la que el sistema de drenaje solo se permite que funcione en ciertas ocasiones (por ejemplo, durante el período de cosecha). Si se permite que funcione de forma continua, se perderían cantidades excesivas de agua. Por lo tanto, a un sistema de este tipo se lo denomina sistema de drenaje controlado .
Sin embargo, lo más habitual es que los sistemas de drenaje funcionen con la mayor regularidad posible para evitar anegamientos excesivos en cualquier momento, y este sistema de drenaje regular es el que se utiliza con más frecuencia. En la literatura agrícola, a veces también se lo denomina "sistema de drenaje de alivio".
Los sistemas de drenaje superficial regular, que entran en funcionamiento en cuanto se produce un exceso de lluvia o de riego aplicado, funcionan íntegramente por gravedad . Consisten en superficies de terreno remodeladas o reformadas y pueden dividirse en:
Los sistemas estratificados y nivelados pueden tener crestas y surcos.
Los sistemas de drenaje superficial controlado consisten en compuertas de retención colocadas en los terraplenes que rodean las cuencas planas, como las que se utilizan para los arrozales en tierras llanas. Estos campos suelen estar sumergidos y solo necesitan ser drenados en ciertas ocasiones (por ejemplo, en época de cosecha). Los sistemas de drenaje superficial controlado también se encuentran en tierras en terrazas utilizadas para el cultivo de arroz. [3]
En la literatura no se ha encontrado mucha información sobre las relaciones entre los distintos sistemas de drenaje regular de los campos superficiales, la reducción del grado de anegamiento y los efectos agrícolas o ambientales. Por lo tanto, es difícil desarrollar criterios agrícolas sólidos para los sistemas de drenaje regular de los campos superficiales. La mayoría de los criterios conocidos para estos sistemas se refieren a la eficiencia de las técnicas de nivelación del terreno y movimiento de tierras. [4]
De la misma manera, los criterios agrícolas para los sistemas de drenaje superficial controlados no son muy conocidos.
Al igual que los sistemas de drenaje de campos superficiales, los sistemas de drenaje de campos subterráneos también pueden diferenciarse en sistemas regulares y sistemas controlados.
Cuando la descarga del drenaje se produce completamente por gravedad, ambos tipos de sistemas subterráneos tienen mucho en común, excepto que los sistemas controlados tienen compuertas de control que se pueden abrir y cerrar según sea necesario. Pueden ahorrar mucha agua de riego. [5] Un sistema de drenaje controlado también reduce la descarga a través del sistema de drenaje principal, reduciendo así los costos de construcción.
Cuando la descarga se realiza mediante bombeo , el drenaje se puede controlar simplemente no haciendo funcionar las bombas o reduciendo el tiempo de bombeo. En el noroeste de la India, esta práctica ha aumentado la eficiencia del riego y ha reducido la cantidad de agua de riego necesaria, y no ha provocado ninguna salinización indebida . [6]
Los sistemas de drenaje de campo subterráneo consisten en canales horizontales o ligeramente inclinados hechos en el suelo; pueden ser zanjas abiertas , trincheras rellenas de maleza y una capa de tierra, rellenas de piedras y una capa de tierra, drenajes de tuberías enterradas, drenajes de tejas o drenajes de topo, pero también pueden consistir en una serie de pozos.
Los drenajes subterráneos modernos suelen consistir en tuberías de plástico corrugado, flexible y perforado (PE o PVC) envueltas en una envoltura o material filtrante para mejorar la permeabilidad alrededor de las tuberías y evitar la entrada de partículas de tierra, lo que es especialmente importante en suelos arenosos y limosos . La envoltura puede estar formada por fibra sintética ( geotextil ).
Los drenajes de campo (o laterales ) descargan su agua al colector o sistema principal ya sea por gravedad o por bombeo .
Los pozos (que pueden ser pozos excavados a cielo abierto o pozos tubulares ) normalmente deben bombearse, pero a veces se conectan a desagües para su descarga por gravedad.
El drenaje subterráneo por pozos a menudo se denomina drenaje vertical, y el drenaje por canales, drenaje horizontal, pero es más claro hablar de "drenaje de campo por pozos" y "drenaje de campo por zanjas o tuberías" respectivamente.
En algunos casos, el drenaje subterráneo se puede lograr simplemente rompiendo las capas de suelo de permeabilidad lenta mediante un arado profundo ( subsolado ), siempre que el subsuelo tenga un drenaje natural suficiente. En otros casos, una combinación de subsolado y drenajes subterráneos puede resolver el problema.
Los principales sistemas de drenaje consisten en colectores profundos o poco profundos y desagües principales o desagües de eliminación.
Los colectores profundos son necesarios para los sistemas de drenaje de campos subterráneos, mientras que los colectores poco profundos se utilizan para los sistemas de drenaje de campos superficiales, pero también se pueden utilizar para sistemas subterráneos bombeados. Los colectores profundos pueden consistir en zanjas abiertas o tuberías enterradas.
Los términos colectores profundos y colectores superficiales se refieren más bien a la profundidad del nivel del agua en el colector por debajo de la superficie del suelo que a la profundidad del fondo del colector. La profundidad del fondo está determinada tanto por la profundidad del nivel del agua como por la capacidad de descarga requerida.
Los colectores profundos pueden descargar su agua en desagües principales profundos (que son desagües que no reciben agua directamente de los desagües de campo, sino solo de los colectores) o su agua puede ser bombeada a un desagüe de eliminación.
Los desagües de eliminación son desagües principales en los que la profundidad del nivel del agua por debajo de la superficie del suelo no está limitada a un mínimo, y el nivel del agua puede incluso estar por encima de la superficie del suelo, siempre que se realicen terraplenes para evitar inundaciones. Los desagües de eliminación pueden servir tanto para sistemas de drenaje de campos subterráneos como superficiales.
Los desagües principales profundos pueden convertirse gradualmente en desagües de eliminación si se les da una pendiente menor que la pendiente del terreno a lo largo del desagüe.
Los criterios técnicos aplicables a los sistemas de drenaje principal dependen de la situación hidrológica y del tipo de sistema. [7]
El punto final de un sistema de drenaje principal es la estructura de salida por gravedad [8] o la estación de bombeo . [9]
Los sistemas de drenaje superficial se aplican generalmente en terrenos relativamente planos que tienen suelos con baja o media capacidad de infiltración , o en terrenos con precipitaciones de alta intensidad que superan la capacidad de infiltración normal, por lo que se producen frecuentes encharcamientos en la superficie del suelo.
Los sistemas de drenaje subterráneo se utilizan cuando el problema de drenaje es principalmente el de los niveles freáticos poco profundos.
Cuando se produce anegamiento tanto superficial como subterráneo, se requiere un sistema combinado de drenaje superficial/subsuperficial.
A veces, se instala un sistema de drenaje subterráneo en suelos con baja capacidad de infiltración, donde un problema de drenaje superficial puede mejorar la estructura del suelo y la capacidad de infiltración en tal medida que ya no se requiere un sistema de drenaje superficial. [10]
Por otra parte, también puede ocurrir que un sistema de drenaje superficial disminuya la recarga de las aguas subterráneas hasta tal punto que el problema del drenaje subterráneo se reduzca considerablemente o incluso se elimine.
La elección entre un sistema de drenaje subterráneo mediante tuberías y zanjas o mediante pozos entubados es más una cuestión de criterios técnicos y de costos que de criterios agrícolas, porque ambos tipos de sistemas pueden diseñarse para satisfacer los mismos criterios agrícolas y lograr los mismos beneficios. Por lo general, los drenajes mediante tuberías o zanjas son preferibles a los pozos. Sin embargo, cuando el suelo consiste en una capa superior poco permeable de varios metros de espesor, que recubre un subsuelo rápidamente permeable y profundo , los pozos pueden ser una mejor opción, porque el espaciamiento de drenaje requerido para tuberías o zanjas sería considerablemente menor que el espaciamiento para pozos.
Cuando el terreno necesita un sistema de drenaje subterráneo, pero hay agua subterránea salina a gran profundidad, es mejor emplear un sistema de tuberías o zanjas poco profundas y poco espaciadas en lugar de un sistema profundo y muy espaciado. La razón es que los sistemas más profundos producen un efluente más salado que los sistemas poco profundos. Los criterios ambientales pueden prohibir entonces el uso de los sistemas más profundos.
En algunos proyectos de drenaje, puede suceder que sólo se prevean sistemas de drenaje principales, por lo que es probable que las tierras agrícolas sigan padeciendo problemas de drenaje. En otros casos, puede suceder que los sistemas de drenaje de los campos sean ineficaces porque no existe un sistema de drenaje principal adecuado. En cualquiera de los dos casos, no se recomienda la instalación de sistemas de drenaje.
El análisis de los efectos positivos y negativos (secundarios) del drenaje y la optimización del diseño del drenaje de acuerdo con los procedimientos de diseño de drenaje se analiza en el artículo sobre investigación de drenaje .