La conservación del suelos: prácticas mecánicas o ingenieriles

Las prácticas mecánicas o ingenieriles son aquellas que tienen por objeto disponer del exceso de agua de escorrentía de un modo seguro cuando las prácticas culturales y agronómicas resultan insuficientes frente a la magnitud del evento. Es de resaltar que debido a su costo elevado, en comparación con otras prácticas, deben ser cuidadosamente seleccionadas a la hora de ser incluidas en el plan de manejo de la tierra, y en lo posible, deberían estar acompañadas de otras prácticas. Para su diseño correcto (dimensión y separación) se deben manejar los criterios de escorrentía crítica (máxima escorrentía predecible para un determinado tiempo) y los de intervalo vertical (distancia vertical que existe entre dos prácticas de conservación en un terreno inclinado). En la figura, la línea de color azul es el intervalo vertical (IV), la de verde es la distancia horizontal (DH) y la de amarillo es la distancia inclinada (DI). La escorrentía, es la proporción de lluvia que no penetra al suelo y fluye en forma de drenaje superficial hacia las corrientes de agua. Se ha comprobado que las lluvias que causan las mayores escorrentías y mayores pérdidas de suelo son las de mayor intensidad. Sólo unos pocos aguaceros, pero de gran intensidad, pueden ser responsables de grandes daños (deslaves, derrumbes, deslizamientos, inundaciones, entre otros) ocasionados algunas veces en algunas áreas. Por tanto, siempre se debe trabajar con el máximo volumen de agua que se espera que reciba la estructura en el período de retorno considerado, más que con valores promedios.

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Prácticas mecánicas o ingenieriles más utilizadas en conservación de suelos y aguas.

Las prácticas comunes de conservación de suelos a veces resultan ineficaces cuando la escorrentía de áreas superiores está contribuyendo al proceso erosivo de áreas donde se realizan tales prácticas. El problema sería minimizado, sí cada terreno soporta solamente la acción del agua de lluvia que le cae directamente. Existe un conjunto de prácticas que cumplen con esta función:

  1. Canales de desviación

Son estructuras de drenaje de gran magnitud, utilizadas para cortar y recoger el flujo de escorrentía de zonas localizadas aguas arriba de un área que interesa defender y llevarla a un drenaje bien protegido. Se recomiendan en pendientes que oscilan entre 10 y 30%, no obstante este rango no es rígido. Su sección usualmente es trapezoidal, pero pueden ser rectangulares, triangulares o parabólicas. En la figuras pueden verse algunas secciones típicas de estos canales.  De León (1978) determinó las fórmulas generales para el cálculo de los parámetros de su dimensionamiento: área (A), perímetro mojado (P), radio hidráulico (R) y ancho superior (T).

a. Trapezoidal: A=bd+md2 ,     P=b +2d √m2+1,    R= A/P,  T= b +2md

b. Rectangular: A=bd, P=b +2d,  R= bd/b+2da,  T= b

c. Triangular: A=md2 ,  P=2d√m2+1 ,  R= md/2√m2+1,  T= 2md

d. Parabólica: A=2/3 dT,  P=T+8d2/3T,  R= 2dT2/3T2+8d2,  T= 3A/2d

Las dimensiones del canal se calculan por tanteo, una vez que se ha obtenido el valor de la escorrentía crítica del área que va a servir al canal. La estructura debe tener por consiguiente una dimensión capaz de evacuar el volumen máximo a una velocidad segura.

  1. Acequias de ladera

Las acequias de ladera, también llamadas zanjas de ladera o de drenaje, generalmente son estructuras usadas en regiones lluviosas y en pendientes que oscilan entre 10 y 40%. Se ubican sistemáticamente lo largo de la vertiente y tienen como función principal dividir la longitud de la pendiente en tramos, cortando la escorrentía, antes de que ésta adquiera velocidades erosivas y conduciéndola a sitios o drenajes bien protegidos. Se recomiendan en zonas de lluvias intensas y suelos pesados poco permeables. La figura muestra la sección típica de una acequia de ladera. 

Generalmente tienen un canal de fondo de unos 30-40 cm y una relación de talud de 1:1 a 1,5:1. Su profundidad es variable según la pendiente, la pluviosidad (lluvia) y las características hidrológicas del lote de terreno. Dado que su principal función es sacar el excedente de agua a velocidades no erosivas, su trazado en el terreno debe hacerse con un desnivel adecuado a lo largo de la misma para evitar erosiones de fondo en el canal, que por lo general no debe ser superior al 1%. A fin de ser más eficientes su funcionamiento, alargar su vida útil y disminuir costos de mantenimiento, es recomendable colocar en la parte superior de la zanja, a unos 15-20 cm, una barrera viva que actúe como protección de la misma, pudiéndose utilizar un pasto macolloso, de crecimiento denso como el vetiver (Vetiveria o Crhysopogon zizanioides), malojillo (Cymbopogon citratum), imperial (Axonopus scoparius) u otros. La separación entre zanjas varía según la pendiente del terreno, la intensidad de las lluvias y el grado de protección que ofrezca el cultivo.  En términos generales a mayor pendiente y menor cobertura, menor separación entre ellas.

  1. Acequias de absorción

Son también llamadas de infiltración, son pequeñas zanjas, similares a las acequias de ladera, pero su uso está restringido a zonas de poca precipitación y suelos permeables. La pendiente de esta estructura es nula, ya que su principal objetivo es contener el escurrimiento superficial, para favorecer la infiltración, conservar la humedad del suelo y reducir la erosión. Pueden ser usadas en terrenos de pendiente suave, hasta un 10%, en cultivos anuales y en terrenos de mayor pendiente hasta un 50% con cultivos semi perennes. Para su diseño y espaciamiento pueden tomarse los mismos criterios que para las zanjas de ladera. Sin embargo, la lluvia diseño no debe ser superior a 50 mm, ya que para lluvias mayores, habría que darle un gran dimensionamiento. En estos casos hay que optar por acequias de ladera, que se construyen con una pendiente determinada.

  1. Terrazas

Son estructuras mecánicas constituidas por un canal superficial ancho o banqueo, que se construyen a través de la pendiente del terreno, permitiendo así retardar la velocidad del flujo de escorrentía, promoviendo la infiltración o bien conduciendo el excedente a desagües bien protegidos, según sea el tipo de terraza, además de reducción de la erosión y sedimentación, en áreas sometidas a la actividad agrícola. En general, las terrazas se adaptan a diferentes condiciones de clima, suelo, pendiente, cultivo y factores socioeconómicos. Las terrazas pueden variar de acuerdo a su funcionamiento o tipo de escurrimiento y sección transversal.

De acuerdo a su funcionamiento, se tiene:

 4.1 Terraza de desagüe: construida con un declive o una pendiente pequeña, que permite sacar el flujo de agua a velocidades no erosivas. Se recomiendan en regiones lluviosas o suelos permeables y poco profundos que propician la acumulación excesiva de agua.

 4.2 Terraza de absorción: construida a nivel, para detener el agua en el canal. Su construcción está restringida a aquellas zonas de poca precipitación o suelos poco profundos y buena permeabilidad, que sean capaces de adsorber el agua de lluvia, permitiendo retener humedad en el sitio. Se construyen con un borde lateral y a veces con bordes en los extremos para asegurar así mayor oportunidad de infiltración.

De acuerdo a su sección transversal hay:

 4.3 Terraza de base ancha: terrazas con canal, que se emplean con éxito en terrenos con pendientes hasta el 15%. Su ancho total está influenciado por la pendiente del terreno, correspondiéndole el menor ancho a medida que la pendiente es mayor. Este tipo se terraza está construido de tal manera que pueda labrarse toda su sección transversal, de allí que la profundidad tanto del canal como la altura del borde, debe ser tal que permita el paso de la maquinaria agrícola (alrededor de 45 cm). En la figura puede verse la sección transversal de terrazas de base amplia en una pendiente suave (2,5%) y una pendiente fuerte (10%).

4.4 Terraza de base angosta: tipo de terraza utilizada con éxito en áreas con pendientes hasta el 15%, no se aconsejan en pendientes mayores a 20%. Su sección transversal está constituida por un canal y un borde, el cual no se siembra y debe mantenerse permanentemente con vegetación de poca altura (gramíneas, como por ejemplo las nombradas anteriormente). La parte cultivable es la comprendida entre dos terrazas sucesivas. Estas terrazas están dispuestas a lo largo de la pendiente del terreno. El criterio de diseño y su separación dependen de las condiciones del sitio y los objetivos que se persigan, pudiendo ser similares  a la zanjas de adsorción o de desagüe construida en serie a lo largo del terreno. La figura presenta una serie de terrazas de base angosta a lo largo de una pendiente.

4.5 Terraza de banco: serie de plataformas o escalones con una pendiente transversal en sentido contrario a la pendiente original del terreno y significativamente menor que ésta, oscilando alrededor de 5% separados por taludes muy inclinados que se protegen con vegetación y pendiente longitudinal no superior al 1%. Se construyen en altas pendientes (superiores al 20%) procurando que el corte o plataforma no llegue al límite de horizontes subyacentes indeseables (roca, nivel freático, arena, arcilla, acumulaciones de hierro, azufre, aluminio, entre otros). Dado el gran movimiento de tierra que por lo general es necesario hacer durante su construcción, resultan estructuras costosas, estando su uso justificado en áreas con escasas tierras planas, además donde la tierras sea costosa y escasa. Se pueden construir con herramientas manuales, maquinaria liviana o pesada o de manera más lenta, colocando barreras vivas  densas separadas a distancias apropiadas y al hacer las labores de cultivo todos los años, el suelo se va desplazando a las barreras y va formando un bancal (faja de terreno llano en una pendiente que se aprovecha o se dispone de este modo para el cultivo). Para estabilizar los cortes y rellenos se pueden usar pastos de corte como estrella (Cynodon nlemfluensis), Marafalfa o Taiwan (Pennisetum purpureum), King Grass  (híbrido de P. purpureum *P. thyphoides), además de la construcción  de un canal paralelo al sistema de terrazas a fin de desviar las aguas por cabecera.

En la figura, s es la pendiente original del terreno, h es la profundidad del suelo, c es el corte (c=3h/4s), r es el relleno (r=c-h), T es el ancho del terraplén, b es el ancho de taludes (b=0,5r) y A es el ancho total (A= r+c+2b).

 4.6 Terraza de riego: este tipo es usado ampliamente en algunos países de Asia para el cultivo de arroz bajo riego en suelos de ladera con muy altas pendientes. Su diseño es parecido al de terraza de banco, pero manteniendo un reborde elevado, de modo que el agua se pueda almacenar. Se usan también en zonas con pendientes entre 20 y 35% o más. La figura muestra una sección típica de una terraza de riego.

 4.7 Terraza individual: consisten en un pequeño corte circular que se construye para cada árbol, con una inclinación de 5-10% contraria a la dirección de la pendiente. Su distribución en el terreno debe ser en contorno (véase prácticas culturales). Son de gran potencialidad para reforestación, frutales y cafetales en suelos de ladera. Demandan gran cantidad de mano de obra. Se recomiendan en zonas de escasa lluvia y se deben construir antes de plantar las plantas. Permiten un uso más eficiente del agua de lluvia y el fertilizante y faciliten la recolección de la cosecha. En regiones lluviosas es conveniente asociarlas con prácticas que saquen el agua excedente, tales como canales de desviación y acequias de ladera. El diámetro de la terraza y la profundidad del corte dependen de la pendiente del terreno. No se recomiendan en suelos muy superficiales, sin embargo, en cultivos rentables, con la apertura del hoyo de siembra bien profundo y agregarle material orgánico descompuesto. Se deben estabilizar los taludes de la terraza con vegetación rastrera protectora.

  1. Microcuencas, Trincheras o Torobas

Son algunos de los sistemas de conservación y aprovechamiento de agua en zonas áridas y semiáridas, en las cuales la actividad agrícola está gravemente restringida por la escasa precipitación. Estas prácticas representan métodos económicos y apropiados para almacenar el agua de lluvia o escorrentía en zonas de escasa y muy concentrada precipitación. Estos métodos se enmarcan en las llamadas estrategias de cosecha de agua. Las microcuencas son unidades que actúan como pequeñas cuencas o áreas de captación y recolección de agua de escorrentía superficial, la cual se orienta o dirige hacia un punto específico en la cal se localiza la planta. Se recomiendan en zonas áridas o semiáridas, en tierras de pendiente muy suave y suelos pesados (arcillosos, arcillo limosos). Para su construcción se requiere una nivelación previa del terreno y la conformación posterior de los bordes longitudinales y transversales. La altura de estos bordes está alrededor de 40 cm. Las microcuencas pueden ser recubiertas por algún tipo de residuos sobre la superficie para reducir la excesiva evaporación y desecamiento de la microcuenca. La figura muestra una sección transversal de una microcuenca con reborde.

  1. Microcuencas tipo trincheras

Este sistema puede presentar inconvenientes de aguachinamiento (acumulación de agua) en suelos poco permeables en períodos de gran concentración de lluvia y puede causar serios daños a las plantas. Las microcuencas tipo trinchera tratar de resolver este tipo de problema. Consisten en un sistema de drenaje para la zona de almacenamiento, constituido por dos trincheras colocadas a cada lado de la planta de 1,20*1,20 m por 0,50 m de profundidad y 0,30 m de separación entre trincheras. De esta forma la planta va tomando lentamente el agua almacenada en las trincheras laterales.

  1. Control de cárcavas

Constituye un caso especial de conservación de suelos que conjuga una serie de estrategias o métodos de control de erosión, para atacar los mecanismos de erosión de cárcavas, en canal o desmoronamiento. Para el tratamiento de la misma, primero se debe aislar la zona donde se encentra la cárcava: cercándola para evitar incidencia de animales que debiliten la cubierta vegetal protectora; utilizando cortafuegos a su alrededor para evitar los daños irreversibles que ocasionan los incendios de vegetación; utilizando canales de desviación para eliminar el agua de escorrentía de áreas de áreas vecinas ubicadas en la parte superior; realizar obras internas que mejoren las condiciones del sitio y que se pueda instaurar vegetación pionera; construcción de una rápida en la cabecera cuyo piso esté reforzado por piedras o concreto para evitar socavaciones de fondo; construir presas o diques de control de azolves, los cuales pueden ser temporales (madera) o permanentes (hierro, piedra, cemento, materiales resistentes).

La altura de las presas temporales no debe exceder de 1 m para evitar grandes filtraciones que produzcan socavaciones y las permanentes pueden llegar a tener hasta unos 5 m. El espaciamiento entre presas depende de la altura, de la pendiente del cauce, de la producción de sedimentos en el cauce y de la finalidad de la presa. Las presas altas, están distanciadas a mayor longitud, retienen mayor cantidad de sedimentos. Las que tiene menor distanciamiento y altura, persiguen estabilizar la pendiente de la cárcava. La figura muestra el espaciamiento unitario de presas para el control de cárcavas.

Ing. Agr. Onelia Andrade (MSc, PhD)

Bibliografía consultada:
Colegio de postgrado la universidad de Chapingo.1977. Manual de conservación de suelos y agua, Chapingo, México. 594 p. / Dappo, F. 1977. Aprovechamiento de agua de lluvia por el sistema de microcuencas. FUDECO. Barquisimeto, Venezuela. 73 p. / De Leon, A.1978. Diseño y construcción de canales de riego a nivel parcelario. CIDIAT. Mérida, Venezuela. 23 p. / Páez, M., Fernández N. y O. Rodríguez. 1992. Conservación de Suelos y Aguas. UCV. Facultad de Agronomía. 420 p. /Suárez de Castro, J. 1980. Conservación de suelos. IICA. Colombia. 196 p.p.

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