Una zanja de drenaje es una depresión en el terreno creada para canalizar el agua . Las zanjas de drenaje se forman típicamente alrededor de áreas bajas, bordes de caminos o campos próximos a un cuerpo de agua o se crean para canalizar el agua de una fuente de agua más distante con el propósito de irrigar las plantas . La zanja de drenaje de dos etapas se clasifica como un sistema de drenaje sostenible "superficial" , al contrario de un sistema subterráneo. La zanja de drenaje de dos etapas es una modificación del terreno mediante la cual se forman bancos de pasto que sirven como llanuras de inundación dentro del terreno de la cuenca del sistema de agua, que se muestra en el diagrama de la derecha. [1] Al implementar bancos a ambos lados del cuerpo de agua , la energía de la escorrentía superficial se disipa, lo que sostiene los procesos fluviales del canal, mejorando así la estabilidad del agua y la calidad del agua del canal existente. [2]
Las zanjas de drenaje y los sistemas de gestión del agua inadecuados aceleran los procesos de contaminación del agua , resecan excesivamente los suelos durante la temporada de sequía y se convierten en una carga financiera perpetua que debe mantenerse si no se aplican adecuadamente sistemas proactivos de gestión del drenaje.
Las zanjas y sistemas de drenaje tradicionales, como la "zanja convencional" de la derecha, se han visto afectados por problemas de erosión perpetua e inestabilidad causados por la incapacidad del canal existente para gestionar grandes volúmenes de descarga de agua durante los caudales máximos. En consecuencia, esta erosión de la tierra circundante causada por la escorrentía superficial genera problemas de deterioro de la calidad del agua y sedimentación , ensanchamiento de riberas y canales y degradación de la tierra cultivable próxima al cuerpo de agua. En consecuencia, estos problemas se agravan hasta que el canal de agua se vuelve intransitable y requiere un mantenimiento extenso y costoso. [3]
Sin embargo, la implementación de un diseño de zanjas sustentables, por ejemplo, una zanja de drenaje de dos etapas correctamente creada, puede aliviar estos problemas de manera autosuficiente con un impacto mínimo en el equilibrio geomorfológico natural del ecosistema más amplio del cuerpo de agua en particular. A diferencia de las zanjas de drenaje tradicionales , la zanja de drenaje de dos etapas está mejor equipada para controlar la velocidad y la filtración del flujo de nutrientes y otros contaminantes desde la tierra circundante hacia el cuerpo de agua, resolviendo así estos problemas ambientales (ver a continuación). [3]
En reconocimiento de tales problemas ambientales, el propósito principal de la zanja de drenaje de dos etapas es transportar de manera más efectiva los sedimentos y otros contaminantes utilizando los procesos fluviales naturales de los canales existentes con un mantenimiento mínimo, al tiempo que se permiten las actividades existentes en la tierra próxima al cuerpo de agua para continuar, como la agricultura , el riego o las obras viales. [2] Por lo tanto, el beneficio general de la zanja de drenaje de dos etapas es la estabilidad del canal de agua y el ecosistema más amplio, menores tasas de descarga durante los flujos altos y menor ingreso de sedimentos al sistema de agua, lo que ayuda a aliviar gran parte de los problemas ambientales sufridos en los canales de agua existentes. Al mismo tiempo, la zanja de drenaje de dos etapas requiere poco o ningún mantenimiento debido a que es una estrategia de gestión geomorfológica natural que no altera el equilibrio que causaría una estrategia convencional como el atrincheramiento . Además, gran parte de la vegetación, a excepción de la tierra necesaria para implementar los bancos de césped adyacentes (ver análisis de desventajas a continuación) y la forma natural y el meandro del canal de agua permanecen en gran parte inalterados durante la formación de la zanja de drenaje de dos etapas, protegiendo así la ecología del sistema y reduciendo sustancialmente los costos de mantenimiento en curso, al contrario de otros sistemas de gestión de drenaje. [2]
Además, el método de drenaje en dos etapas también mejora la calidad del agua a través de la asimilación de nutrientes al mejorar la interacción de sedimento/suelo y agua en los bancos adyacentes sobre el cuerpo de agua que funcionan de manera similar a las llanuras de inundación o humedales . En consecuencia, los sedimentos y otros contaminantes se alojan a lo largo de estos bancos lineales, lo que limita el efecto de fuga de dichos sedimentos desde la cuenca circundante hacia el propio canal de agua.
A su vez, el nivel reducido de contaminantes (en particular, provenientes de tierras sobrefertilizadas), a saber, nitrógeno y fósforo, reduce el nivel de eutrofización que se produce en el agua. El nivel limitado de eutrofización dentro del agua disminuye el nivel de floraciones de algas y el crecimiento de lentejas de agua que crean condiciones anóxicas en el sistema hídrico. Esto provoca una pérdida de biodiversidad en la vida acuática y obstaculiza la funcionalidad agrícola de las acequias. [4]
La región óptima para establecer una zanja de drenaje de dos etapas es donde ya hay bancos que se forman naturalmente por razones binarias. En primer lugar, hay un suministro de sedimento fino disponible y accesible en el fondo del canal, eliminando así el costo asociado con la excavación y el movimiento de sedimentos para fabricar artificialmente los bancos en una cuenca hidrográfica con una formación mínima de bancos naturales. En segundo lugar, una parte significativa del flujo de agua que ingresa al canal viene en forma de drenaje subterráneo que contiene muy poco sedimento, por lo que este flujo recoge sedimentos una vez dentro de la zanja con una formación mínima de bancos naturales. Por lo tanto, por razones de sedimentación y ahorro de costos en forma de excavación de tierra y transporte de sedimentos , es más beneficioso imponer una zanja de drenaje de dos etapas en un lugar donde ya se están formando bancos de forma natural. [2]
El problema que enfrentan los sistemas de gestión de canales de Minnesota se relaciona con la implementación de sistemas de zanjas tradicionales que se utilizaron para enderezar lo que alguna vez fueron arroyos de cabecera, alterando los procesos fluviales del sistema hidrológico. De hecho, existen más de 25.000 millas de estas líneas de zanjas de drenaje tradicionales a lo largo de los campos agrícolas de Minnesota , particularmente en el sureste en partes del Alto Río Misisipi . [7] La investigación de The Nature Conservancy en la región de Minnesota confirmó las limitaciones antes mencionadas de la gestión del drenaje tradicional.
encontrando que estas zanjas convencionales profundas y anchas son altamente susceptibles a la erosión y sedimentación, obstaculizando la estabilidad de la zanja, encontrando niveles excesivos de nitrógeno y fósforo en los arroyos que culminan en eutrofización, además de aumento de inundaciones. [7] Biske afirmó la opinión de Hansen de que una vez que tales zanjas se canalizan y construyen, intentar devolver los canales a sus procesos fluviales naturales y naturaleza serpenteante da como resultado una erosión exacerbada y la deposición de sedimentos .
Por lo tanto, para restaurar y aliviar los problemas de calidad del agua, dado que la agricultura es el mayor generador de ingresos de Minnesota, The Nature Conservancy ha comenzado a probar un análisis de valor asociado con la formación de sistemas de drenaje de dos etapas en la región en la última década. En 2010, se implementó una zanja de drenaje de dos etapas de 7000 pies lineales conocida como 'Adams Birr' (ver figuras a la derecha). [7]
A partir de los resultados diarios obtenidos para determinar la concentración de nitratos en el canal, los datos preliminares demostraron que, si bien en 2010 no había suficientes datos para informar sobre los beneficios ambientales completos de la zanja de drenaje de dos etapas impuesta, hubo una reducción mínima en la ingesta diaria de niveles de nitratos, medida en relación con la ingesta diaria total de precipitaciones. Un horizonte temporal más largo de datos demostraría aún más el impacto positivo que tiene la zanja de drenaje de dos etapas en los niveles de nitratos en el canal durante los períodos
de precipitación.
En definitiva, en el momento de la publicación del informe, era demasiado pronto para demostrar los beneficios de la atenuación de nutrientes del programa. Sin embargo, las observaciones visuales iniciales demostraron que las mejoras del hábitat y de la vida acuática derivadas de los resultados iniciales de la reducción de nitratos ya estaban empezando a producirse, a medida que el proceso de eutrofización en el canal de agua comenzaba a desacelerarse. [7]