4. Estimaciones del agua que se va a almacenar
4.0. Cantidad de agua que se va a almacenar
Primero tiene que determinar sus necesidades de agua, es decir, el agua necesaria para llenar inicialmente el estanque y compensar las pérdidas por infiltración y evaporación (véase la Sección 2) y el agua disponible de su fuente (véase la Sección 3).
Si ve que su fuente provee de agua suficiente para llenar el estanque en un período razonable de tiempo y hacerlo cuando usted lo desee, y para compensar las pérdidas de agua durante todo el año, no necesitará un embalse.
Si ve que su fuente no proporciona agua suficiente para llenar el estanque y para compensar las pérdidas de agua en ciertos momentos del año, pero existe la suficiente durante todo el año, puede decidirse a construir un embalse y almacenar el agua que va a necesitar.
Si decide construir un embalse se encontrará ante dos situaciones:
Su fuente suministra agua durante todo el año
Si su caudal de agua diario es suficiente durante todo el año para compensar las pérdidas por infiltración y evaporación, pero no lo bastante para llenar el estanque en un período de tiempo razonable cuando usted lo desee, sólo necesitará un embalse con un volumen igual al del estanque, o incluso menor, ya que el embalse está siendo abastecido constantemente.
Ejemplo
Su fuente de agua es suficiente para compensar las pérdidas, pero no para llenar el estanque.
Para llenar el estanque inicialmente, necesita 4 l/s durante 6 días. Su fuente sólo suministra 1 l/s durante esos 6 días.
Empleando el Cuadro 2 se observa que un flujo de 1 l/s suministra 86,4 m³ de agua diarios.
En 6 días su fuente suministrará 86,4 nf/día x 6 = 518,4 m³. Por tanto, el volumen de su embalse puede reducirse a 518,4 m³.
Si su suministro diario de agua no es suficiente durante todo el año para llenar el estanque en un período razonable cuando usted desea hacerlo, y para compensar las pérdidas de agua por infiltración y evaporación, el embalse tendrá que ser lo bastante grande para suministrar las necesidades totales de agua.
Ejemplo
Su caudal de agua es insuficiente para satisfacer sus necesidades totales de agua (llenado más pérdidas).
El volumen de su estanque es de 2 073 m³.
Ha calculado que por término medio las pérdidas de agua durante el período de cultivo (240 días) son las siguientes: infiltración 34,56 m³/día y evaporación 8,64 m³/día. Por tanto, las pérdidas totales de agua serán 34,56 + 8,64 = 43,2 m³/día.
Durante este período, su fuente de agua sólo suministra 0,25 l/s o 21,8/día (véase Cuadro 2), pero fuera de este período se dispone de mucha más agua para llenar su embalse en 60 a 80 días.
En este embalse tendrá que almacenar el agua que necesita para llenar el estanque (2 073) más la que requiera para compensar las pérdidas durante 240 días.
Pérdidas de agua cada día: 43,2 m³
Agua disponible cada día: 21,6 m³
Agua almacenada empleada cada día: 43,2 - 21,6 m³ = 21,6 m³.
Para los 240 días tendrá que almacenar 21.6 m³ x 240 = 5184 m³
Volumen total de agua que se tiene que almacenar: 2 073 m³ + 5184 m³ = 7257 m³.
Su fuente se seca por completo en ciertos momentos del año
Si su fuente no suministra agua durante todo el año porque se seca en determinadas épocas, tendrá que llenar su estanque durante el año, bien de un embalse, o directamente de la fuente en momentos en que fluya agua suficiente.
Si inicialmente puede llenar su estanque en momentos en que dispone de agua, su embalse sólo tendrá que contener la suficiente para compensar las pérdidas por infiltración y evaporación durante la estación seca.
Si inicialmente no puede llenar el estanque en momentos en que dispone de agua, necesitará construir un embalse mayor para almacenarla durante más tiempo y que contenga la suficiente para llenar el estanque y compensar las pérdidas.
Pérdidas de agua por infiltración y evaporación de un embalse
Un embalse está expuesto a pérdidas de agua por infiltración y evaporación, de la misma manera que un estanque. Para compensar las pérdidas de agua de un embalse, hágalo de un volumen 1,5 veces mayor que el del agua que necesitará para satisfacer sus necesidades totales.
El volumen del embalse es igual a 1,5 x necesidades de agua de los estanques
Ejemplo
Su necesidad total de agua almacenada para el cultivo en estanques es de 7 257 m³. Su embalse de almacenamiento debe tener una capacidad de 7 257 rn3 x 1,5 ó 10 888 m³.
4.1. Selección del lugar para un embalse
Si va a construir un embalse, busque un sitio que le permita retener la mayor cantidad de agua con la menor presa posible. La construcción y mantenimiento de presas requieren mucho trabajo por lo que cuanto más pequeña sea la presa, mejor.
Evite lugares en un valle relativamente abierto y ancho en el extremo aguas abajo. En tal lugar tendría que construir una gran presa.
Un lugar satisfactorio para un embalse
Contornos amplios
EI lugar ideal para un embalse es un valle amplio que se estrecha repentinamente, con paredes muy pendientes en el extremo aguas abajo. Cuanto más estrecho sea el extremo inferior del valle, menor tendrá que ser la presa.
Ejemplo
Un lugar satisfactorio para un embalse
Contornos estrechos
Seleccione un lugar con un buen suelo que retenga bien el agua. Evite lugares arenosos. El lugar que seleccione no deberá tener zonas de arena demasiado grandes para impermeabilizarlas e impedir la pérdida de agua. Si hay muchas zonas arenosas, puede convenir más buscar otro sitio.
Conviene suprimir toda la vegetación del lugar antes de construir el embalse. Si intenta hacerlo, evite un lugar con demasiados árboles grandes, que pueden ser difíciles de erradicar.
Debe elegir un lugar en el que pueda construir un embalse lo bastante grande para satisfacer sus necesidades totales de agua. Le resultará ventajoso encontrar más de un lugar posible y seleccionar entre ellos basándose en:
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sus necesidades de agua (véase la Sección 2.3);
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dimensiones máximas de un embalse en cada lugar posible (véase la Sección 4.2);
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la topografía, suelo y vegetación de cada lugar, como se ha explicado en esta sección.
Ejemplo
En un arroyo ha encontrado dos lugares posibles en los puntos A y B (ver diagrama en la página siguiente) en los que las condiciones son convenientes para construir la presa de un embalse.
Ambos lugares son igualmente convenientes en cuanto a topografía, suelo y vegetación.
Los puntos A y B están próximos, pero observe que al punto A lo abastecen las cuencas de captación 3, 4 y 5, mientras que al punto B sólo lo abastecen las cuencas de captación 3 y 4.
Por tanto, puede recogerse más agua en el punto A que en el punto B.
Antes de decidir qué lugar emplear, estime sus necesidades de agua y seleccione el que tenga la menor capacidad de agua suficiente para satisfacer sus necesidades.
Nota: si el caudal de agua de un arroyo aumenta mucho durante la estación de las lluvias, puede ser difícil mantener una presa durante esos momentos. Si el nivel aumenta demasiado, es posible que el agua arrastre la presa.
Ejemplo
Si el caudal de agua aumenta mucho en los puntos A y B durante la estación de las lluvias, será más seguro construir una presa en el punto B donde el caudal será menor.
4.2 Determinación de las características de un embalse
Cuando haya seleccionado un lugar conveniente para el embalse y haya decidido dónde va a construir la presa, tendrá que determinar la altura de ésta para almacenar el volumen de agua necesario. Para ello, tendrá que hacer una o más aproximaciones para encontrar las dimensiones del embalse que le dará el volumen que desea.
Antes tendrá que decidir el tipo de presa que desea construir. Una presa se puede construir sin vertedero (cuando el caudal es relativamente pequeño y constante durante todo el año) o con vertedero (cuando el caudal es relativamente grande o varia mucho de una estación a otra). Si las condiciones lo permiten, la presa deberá ser sin vertedero, por ser más fácil de construir.
Estimación del volumen de un embalse sin vertedero
Este es un método relativamente sencillo que le dará una estimación aproximada del volumen del embalse. Si intenta construir una presa sin vertedero, esta aproximación será suficiente.
Primera aproximación
Comience suponiendo una profundidad máxima del agua en la presa de 1,5 m.
Determine y marque la línea de contorno en este nivel del agua máximo supuesto. El contorno, una vez marcado, indicará la extensión del embalse planificado
Mida la línea de contorno (en m) y calcule el volumen aproximado de agua (en m³) que se puede almacenar en un embalse de estas dimensiones y con una profundidad máxima de 1,5 m. Para ello:
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Eleve al cuadrado la longitud de la línea de contorno;
-
Divida el resultado por 37,5 (coeficiente de conversión);
-
Multiplique por la profundidad de agua máxima supuesta (en este caso 1,5 m) para encontrar el volumen aproximado del embalse.
Ejemplo
Ha medido la longitud de la línea de contorno en el nivel de agua supuesto de 1,5 m y obtiene el resultado de 289 m.
Eleve al cuadrado la longitud de la línea de contorno: 289 x 289 = 83 521 m².
Divida el resultado por 37,5:
83 521 m² 4- 37,5 = 2 227 m².
Multiplique por la profundidad máxima supuesta de 1,5 m:
2 227 m² x 1,5 = 3 340 m³ que es el volumen aproximado del embalse proyectado.
Si este volumen aproximado de agua es de 10 a 20 por ciento mayor que el del agua que necesita almacenar, puede construir la presa y el embalse basándose en la profundidad supuesta de 1,5 m.
Ejemplo
Ha estimado su necesidad de almacenar agua en 2 840 m³,
Calcule un 10 por ciento y un 20 por ciento de aumento de está necesidad de almacenar agua: (2 840 m³ + 10%) y (2 840 m³ + 20%) o 2 840 + (2 840 x 0,10) = 3 124 m³ y 2 840 + (2 840 x 0,20) = 3 408 m³.
Ha encontrado que el volumen aproximado del embalse es de 3 340 m³, que es entre un 10 y un 20 por ciento mayor que las necesidades de almacenamiento de agua: 3 124 m³ < 3 340 m³ < 3 408 m³.
Por tanto, la profundidad máxima supuesta de 1,5 m puede aceptarse como la máxima de este embalse para satisfacer sus necesidades de almacenamiento de agua.
Aproximación adicional
Si su primera aproximación es menos del 10 por ciento o más del 20 por ciento de la necesidad de almacenar agua, tendrá que ajustar la profundidad de agua máxima supuesta y hacer otra aproximación.
Si el volumen aproximado del embalse es mucho mayor que el del agua que necesita almacenar, reduzca la profundidad de agua máxima supuesta en 30 cm a 1,2 m y repita las operaciones de las págs. 103-104, empleando esta nueva profundidad supuesta. Si el volumen del embalse calculado es todavía demasiado grande, reduzca la profundidad del agua máxima supuesta en otros 30 cm a 0,90 m y repita la operación.
Si el volumen calculado del embalse es mucho más pequeño que el del agua que necesita almacenar, aumenta la profundidad máxima supuesta en 30 cm hasta 1,8 m y repite las operaciones, empleando esta nueva profundidad máxima supuesta.
Estimación del volumen de un embalse con vertedero
Si decide construir una presa con vertedero, necesitará más tiempo y trabajo que si no lo tiene. Por tanto, conviene estimar el volumen del embalse con más exactitud antes de comenzar las obras. Este es un método que le permitirá calcular el volumen del embalse proyectado con mayor exactitud.
Primer cálculo
Comience suponiendo una profundidad máxima del agua de 1,5 m en el embalse, cuando el nivel del agua alcanza el coronamiento del vertedero.
Determine y marque la línea de contorno en este nivel máximo supuesto del agua, empleando un método conveniente de nivelación. El contorno marcado será la extensión del embalse proyectado.
Divida la superficie del embalse proyectado en cuadrados de 20 m x 20 m, empleando un método apropiado para medir los ángulos de 90°. En el centro del área tendrá cuadrados completos, pero en los bordes irregulares del embalse tendrá cuadrados parciales. Clave un poste de madera en el ángulo de cada cuadrado dentro del área del embalse.
Para emplear este método necesitará diversos dispositivos topográficos de medida para hacer la nivelación, tales como un soporte en pirámide, un nivel de borde recto y uno de albañil, u otros dispositivos de ubicación, que también puedan medir ángulos de 90°, como una escuadra de agrimensor, una escuadra de estudio u otro dispositivo aún más complicado.
Empleando un método para nivelar apropiado, marque, en los postes y n los ángulos de cada cuadrado, el nivel que alcanzaría el agua si la profundidad máxima del embalse fuera de 1,5 m.
Ahora ya puede calcular el volumen de agua de cada cuadrado. La suma de los volúmenes de todos los cuadrados le dará el volumen total de almacenamiento de agua del embalse.
Cálculo del volumen de cada cuadrado completo
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Mida la profundidad del agua (en m) marcada en el poste de cada ángulo del cuadrado;
-
Sume las cifras de las cuatro profundidades del agua y divida por 4 para determinar el promedio de la profundidad del agua en este cuadrado;
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Multiplique la profundidad media del agua por 400 m², que es el área del cuadrado de 20 m x 20 m, para averiguar el volumen total de agua en el cuadrado (en m³).
Ejemplo
La profundidad del agua en los cuatro ángulos de un cuadrado completo es de 0,95 m, 1,26 m, 1,58 m y 1,91 m.
La profundidad media del agua es de (0.95 + 1.26 + 1.58 + 1.91) ÷ 4 = 1.425 m, es decir 1.43 m.
El volumen total de agua en el cuadrado completo es de 1,43 m x 400 m² = 572 m³.
Cálculo del volumen de cada cuadrado parcial
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Mida la profundidad del agua (en m) marcada en el poste en los dos ángulos del cuadrado que están dentro del área del embalse proyectado (la profundidad de los otros dos ángulos del cuadrado parcial es 0);
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Sume las dos cifras de profundidad del agua y divida por 4 para encontrar la profundidad media de este cuadrado parcial;
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Mida la longitud de los dos lados parciales del cuadrado (en m);
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Sume estas dos medidas de longitud y divida por 2 para encontrar la longitud media de los lados;
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Multiplique este promedio por 20 m para encontrar el área del cuadrado parcial (en m²);
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Multiplique el área de este cuadrado parcial por la profundidad media del agua para encontrar el volumen total de agua correspondiente al cuadrado parcial (en m³).
Ejemplo
La profundidad del agua en los dos ángulos del cuadrado parcial es de 0,88 m y de 0,96 m.
La profundidad media del agua es (0.88 + 0.96) ÷ 4 = 0.46 m.
La longitud media de cada lado es 6.32 m y 17.24 m.
La longitud de los dos lados parciales es de 6,32 m y 17,24 m.
El área del cuadrado parcial es de 11,78 m x 20 m = 235,6 m²
El volumen total de agua correspondiente al cuadrado parcial es de 235,6 m² x 0,46 m = 108,376 m³ o 108 m³.
Después de haber calculado el volumen de agua de cada cuadrado completo y cada cuadrado parcial, súmelos todos para averiguar el volumen total de almacenamiento de agua. Esta es la capacidad del embalse proyectado si tiene una profundidad máxima de 1,5 m en el coronamiento del vertedero.
Cálculo adicional
Si la capacidad de su embalse es mucho mayor o mucho más pequeña que la necesidad de almacenar agua, tendrá que ajustar la profundidad del agua supuesta y hacer otra serie de cálculos.
Si la capacidad calculada del embalse es mucho mayor que la necesidad de almacenar agua, reduzca de 0,2 m la profundidad máxima supuesta del agua, de 1,5 m a 1,3 m. Repita las operaciones mencionadas en las págs. 108-109 y calcule de nuevo cada cuadrado. Repita este proceso hasta que la capacidad calculada del embalse sea igual o casi igual que la necesidad de almacenar agua.
Ejemplo
Usted necesita almacenar 125 000 m³ de agua; el primer cálculo de la capacidad del embalse empleando una profundidad supuesta del agua de 1,5 m es de 132 000 m³; esto es demasiado.
Resta 0,2 m de la profundidad supuesta del agua de 1,5 m: 1,5 m - 0,2 m = 1,3 m.
Empleando la profundidad supuesta del agua de 1,3 m, haga un segundo cálculo y averiguará que la capacidad del embalse es de 128 000 m³; esto sigue siendo demasiado.
Vuelva a restar 0,2 m de la profundidad supuesta del agua de 1,3 m: 1,3 m - 0,2 m = 1,1 m.
Agua para la piscicultura de agua dulce