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3 Índice General I. Resumen 5 II. Introducción 5 III. Los apoyos en materia de conservación y restauración de suelos 6 IV. Selección y ejecución de obras y prácticas 9 a) Selección b) Distanciamiento entre curvas a nivel c) Compensación de la distancia entre las curvas a nivel d) Trazo de curvas con nivel de hilo. 17 e) Trazo de curvas con desnivel del 1%. 17 f) Consideraciones para obras en ladera. 21 g) Consideraciones para presas de control de azolve. 23 V. Cuantificación de las obras y prácticas.. 28 VI. Análisis de la experiencia profesional. 33 VII. Recomendaciones y conclusiones.. 35 VIII. Bibliografía.. 36 Anexo 1. Cantidades mínimas a realizar en obras y prácticas para el control de la erosión laminar y captación de agua, modalidad de apoyo B Anexo 2. Cantidades mínimas a realizar en obras para el control de la erosión en cárcavas, modalidad B Anexo 3. Cantidades mínimas a realizar para el mantenimiento de obras para el control de la erosión laminar, captación de agua y control de cárcavas, modalidad de apoyo B

4 Índice de Figuras Figura 1. Concepto de cuenca aplicado al predio... 8 Figura 2.Presas de morillos horizontales Figura 3. Presas de ramas con estacas enraizadas Figura 4. Presas de ramas entretejidas Figura 5 Presas de morillos verticales Figura 6. Material vegetal grueso Figura 7 Material vegetal delgado Figura 8. Material entretejido Figura 9. Cálculo de la retención de azolves de una barrera de piedra en curvas a nivel 14 Figura 10. Distanciamiento entre curvas a nivel en predio con 45% de pendiente utilizando el factor de corrección Figura 11. Nivel de hilo Figura 12. Marcado del nivel en maderos Figura 13. Trazo de la curva a nivel. 17 Figura 14. Marcación del nivel y de 0.05 m de desnivel. 18 Figura 15. Trazo y marcado de la curva a desnivel Figura 16. Aparato A, con travesaño a 1 m Figura 17. Movimiento del péndulo en terreno con pendiente Figura 18. Triangulo rectángulo que se forma en aparato A Figura 19. Marca para indicar curvas con 1 % de desnivel.. 20 Figura 20. Tabique divisor de la zanja bordo. 21 Figura 21. Terreno con depresiones donde no es recomendable la construcción de zanja bordo Figura 22. Reforestación en suelo firme. 22 Figura 23. Cabeceo de obras en ladera.. 23 Figura 24. Altura a la corona y altura efectiva Figura 25. Altura de la estructura. 24 Figura 26. Determinación de la altura de una presa Figura 27. Criterio de colocación.. 25 Figura 28. Forma de zanja para empotramiento Figura 29. Vertedor rectangular Figura 30. Vertedor semicircular o cóncavo Figura 31. Elementos para el diseño de una presa de piedra acomodada Figura 32. Elementos a considerar en la cuantificación de volumen de presas Figura 33. Espesor de una presa Figura 34. Presa con bases iguales 33 3

5 Índice de Cuadros Cuadro 1 Acciones de conservación y restauración de suelos por la CONAFOR. 6 Cuadro 2. Distanciamiento entre obras según la pendiente del terreno.. 16 Cuadro 3. Selección de presas de acuerdo a la pendiente Cuadro 4. Dimensiones de presas de piedra acomodada Cuadro 5. Número de presas a muestrear

6 I.- RESUMEN El presente documento contiene algunas de las experiencias profesionales del suscrito durante más de 11 años de labores en la Gerencia de Suelos de la Comisión Nacional Forestal (CONAFOR), la cual de acuerdo al artículo 17 de la Ley General de Desarrollo Forestal Sustentable, es un organismo público descentralizado de la Administración Pública Federal, con personalidad jurídica y patrimonio propios. La coordinación sectorial de la CONAFOR le corresponde a la Secretaría de Medio Ambiente y Recursos Naturales, asimismo de acuerdo a esta ley, el objeto de la CONAFOR será desarrollar, favorecer e impulsar las actividades productivas, de protección, conservación y de restauración en materia forestal, así como participar en la formulación de los planes y programas y en la aplicación de la política de desarrollo forestal sustentable y sus instrumentos. La Gerencia de Suelos forma parte de la Coordinación General de Conservación y Restauración, ésta a su vez depende de la Dirección General de la CONAFOR, el objetivo de esta Gerencia es restaurar los ecosistemas forestales degradados. Para cumplir con dicho objetivo, se incluyen dentro del Programa ProÁrbol (el cual se rige bajo reglas de operación publicadas anualmente), dos conceptos de apoyo que actualmente son B1.4 Conservación y restauración de suelos y B1.5 Mantenimiento de obras y prácticas de conservación de suelos. En el presente documento se retoman algunos temas tratados en los documentos Protección, Restauración y Conservación de Suelos Forestales. Manual de Obras y Prácticas y Los Criterios Técnicos para la Ejecución de los Proyectos de Conservación de y Restauración de Suelos, en los cuales participé directamente en su elaboración, por lo cual en esos casos los amplío. En otros casos complementa a los mencionados documentos pues se exponen algunos elementos prácticos no establecidos en la bibliografía y son resultado de la verificación en campo, análisis, cursos de capacitación impartidos y de la experiencia de personas que han trabajado durante años en la construcción de obras y prácticas de conservación de suelos. II.- INTRODUCCIÓN En este documento se resume el esquema que la Gerencia de Suelos aplica en relación a las obras y prácticas de conservación de suelos ejecuta a nivel nacional, y como resultado de algunas experiencias en el diseño de obras, se realizan aportaciones que incluyen metodologías, análisis y aplicaciones prácticas, lo cual puede ser de utilidad para los alumnos recién egresados como parte de su conocimiento y como una fuente futura de empleo en la asesoría externa. Los puntos tratados son: Los criterios que se deben considerar para la selección de obras y prácticas, Distanciamiento entre obras con base a la pérdida de suelo Compensación de la distancia entre curvas a nivel 5

7 Trazo de curvas a nivel con nivel de hilo Trazo de curvas con desnivel con nivel de manguera y con el aparato A Consideraciones sobre el diseño de obras en ladera y en cárcavas. III.- LOS APOYOS EN MATERIA DE CONSERVACIÓN Y RESTAURACIÓN DE SUELOS La Gerencia de Suelos es la encargada de coordinar a nivel nacional las actividades de conservación y restauración de suelos en terrenos forestales y preferentemente forestales, desde el año 2002 se inició con la ejecución de éstas actividades, hasta el año 2011 se han realizado 801,560 ha, a través de reglas de operación, en el cuadro 1 se indican las superficies realizadas por año. Cuadro 1 Acciones de conservación y restauración de suelos por la CONAFOR. Año Superficie realizada, Ha , , , , , , , , , ,367 Total 801,780 Actualmente opera dentro de las reglas de operación ProÁrbol dos conceptos de apoyo: B1.4 Conservación y restauración de suelos y B1.5 Mantenimiento de obras y prácticas de conservación de suelos. En el primero se proporcionan apoyos económicos a los dueños y poseedores de terrenos forestales, preferentemente forestales y con reconversión productiva, en la ejecución de obras y prácticas de conservación de suelos conjuntamente para el asesoramiento; en el segundo concepto de apoyo se proporcionan apoyos económicos a las mismas figuras, solo que es para el mantenimiento de las obras o prácticas que se realizaron en años anteriores. Una premisa que se persiguió en la creación del programa es que deberían ser obras pequeñas realizadas por los dueños de los terrenos de tal manera que estos posteriormente les puedan dar mantenimiento. 6

8 Las 1 obras y prácticas de conservación y restauración de suelos, son acciones que contribuyen a disminuir la degradación de los suelos, principalmente la erosión del suelo e incrementar la captación de agua tanto en laderas como en cárcavas. Además de disminuir el proceso de erosión con la ejecución de obras y prácticas, se promueven la creación de jornales en las comunidades donde se realizan los trabajos. Por otro lado se busca rescatar tecnologías nuevas y en caso de detectar en una región alguna nueva tecnología efectiva en el control de la degradación del suelo, ésta podrá ser incluida en el catálogo y ser plausible de ser apoyada, siempre y cuando se demuestre su efectividad. El mantenimiento de obras y prácticas de conservación de suelos son el conjunto de actividades que contribuyen a que las obras de conservación de suelos construidas en años anteriores conserven su funcionalidad, realizando acciones como el desazolve de zanjas, reconformación de sus bordos, reposición de barreras vivas y elevación de las cortinas para el caso de presas, (siempre y cuando los taludes lo permitan). Además, se incluye la construcción de nuevas obras cuando sea para mejorar el funcionamiento de las obras ya existentes. Los apoyos económicos se asignan en base a una prelación basada en la información proporcionada en las solicitudes y algunos casos de la verificación de campo, los resultados de aprobados y no aprobados se publica en la página de la CONAFOR; la persona que recibe un apoyo deja de ser solicitante y se le denomina beneficiario. Las solicitudes solo son aprobadas si los terrenos se encuentran ubicados en las denominadas áreas elegibles de conservación y restauración de suelos, con presencia de degradación ligera, moderada y severa. Las áreas elegibles son generadas en las Gerencias Estatales de la Comisión Nacional Forestal, en donde para su elaboración se consideraron ciertos criterios tales como: degradación del suelo, demanda de solicitudes, importancia en la recarga de acuíferos, entre otros. Para la ejecución de las obras y prácticas, se sigue el criterio de cuenca (Figura 1), enfocándose inicialmente a contrarrestar la pérdida del suelo en las zonas de ladera iniciando en las partes altas y hacia las partes bajas, mediante obras y prácticas en curvas a nivel y posteriormente a controlar la erosión hídrica en las cárcavas. Dado que la superficie de apoyo oscila entre 5 y 150 ha, en los casos en que la superficie de apoyo sea pequeña, igualmente se deberá empezar en la parte alta del predio considerando su área de escurrimiento hacia la parte más baja. 1 Obra se considera a aquellas tecnologías de excavación, conformación de bordos, conformación de barreras donde no se hace uso de plantas o estacas, a diferencia de las prácticas donde sí se hace uso especies vegetales como las barreras vivas o los sistemas agroforestales 7

9 Figura 1. Concepto de cuenca aplicado al predio. La entrega de recursos económicos es vía transferencia bancaria y el apoyo se paga en dos ministraciones, la primera se proporciona al inicio cuando han firmado el convenio de concertación, esto representa el 70% del total, el resto se paga al finalizarlas. Antes se pagaba el 50% al inicio pero debido a que la mayoría de la gente no cuenta con recursos para poder terminar el total de obras se optó por mantener en 70% al inicio. No se proporcionan apoyos a beneficiarios que en años anteriores han incumplido en la realización de obras o prácticas. Los apoyos del concepto B 1.4 son recursos económicos que se depositan por trasferencia bancaria al beneficiario, los cuales para la realización de acciones en laderas, que tienen como finalidad el control de la erosión laminar y captación de agua, el monto proporcionado para el año 2012 es de $ 2, por hectárea. A su vez, para la construcción de obras en cárcavas tales como presas, estabilización de taludes y cabeceo de cárcavas, se apoya con $ adicionales por hectárea. Además para que el beneficiario contrate un asesor técnico externo, la CONAFOR lo apoya con $ por hectárea. Las actividades principales que realiza el asesor técnico externo son: Apoyar a los beneficiarios en el llenado de formatos solicitados por la CONAFOR. Realizar un informe de capacitación. Realizar recorridos de campo y geoposicionamiento de los predios, sujetándose en todo momento a los tiempos establecidos en las Reglas de Operación. Asistencia técnica para planeación, ubicación, diseño, trazo y ejecución de las obras o prácticas establecidas en el dictamen de factibilidad en estrecha coordinación con los participantes. Capacitación en campo al beneficiario y participantes en la construcción de las obras Informar el avance de las obras o prácticas. Participar en las visitas de verificación que se ordenen por parte de la CONAFOR. 8

10 Verificar y sustentar, en su caso, las modificaciones a la propuesta original pactada en las solicitudes. Los asesores externos, podrán brindar asesoría técnica únicamente aquellos que se encuentren vigentes en el concepto de apoyo B1.4, en el Listado de Asesores Técnicos emitido por la CONAFOR, actualmente se está llevando el proceso de certificación de técnicos por un agente externo que es la Universidad Autónoma Chapingo. Para la ejecución de sus diferentes programas la CONAFOR cuenta con las Gerencias Estatales, ubicadas normalmente en la capital de los 31 estados y una en el Distrito Federal, en cada una de los cuales cuentan con personal técnico para darle seguimiento a cada programa o concepto de apoyo establecido en las reglas de operación. En la Gerencia de Suelos y con el apoyo de los enlaces de suelos de las Gerencias Estatales se diseñan los distanciamientos y las dimensiones de las obras o prácticas y se indican en dos documentos técnicos: Protección, Restauración y Conservación de Suelos Forestales, y Manual de Obras y Prácticas y en los Criterios Técnicos para la Ejecución de los Proyectos de Conservación de y Restauración de Suelos. En el primer documento se indica la manera de realizar las obras, en el segundo las dimensiones y distanciamientos, éstas se denominan cantidades mínimas y son de aplicación nacional. En los anexos 1, 2 y 3 se indican las especificaciones de cada tipo de obra o práctica y sus cantidades mínimas a realizar, según la modalidad y según sean las obras en ladera para el control de la erosión laminar y captación de agua, o para el control de la erosión en cárcavas. IV.-SELECCIÓN Y EJECUCIÓN DE OBRAS En este apartado se describirán los pasos que se siguen para la elección de la tecnología más apropiada así como algunas recomendaciones que se deben realizar para la correcta ejecución de obras y prácticas. a) SELECCIÓN La Gerencia de Suelos cuenta con un catálogo de obras y prácticas de donde los beneficiarios del programa pueden elegir, éstas inicialmente estuvieron conformadas por tecnologías que se retomaron de la bibliografía o en algunos casos ya se ejecutaban en algunas zonas de México, posteriormente se han ido incorporando otras a las cuales los técnicos de la CONAFOR les han hecho innovaciones a las ya existentes, o se han detectado nuevas tecnologías, las cuales se incorporaron al catálogo. A continuación se enlistan las diferentes obras o prácticas que tiene registradas para que en base a las condiciones 9

11 prevalecientes se elijan las más apropiadas, éstas se dividen en obras y prácticas para el control de la erosión laminar y obras para el control de la erosión en cárcavas. Obras y prácticas para el control de la erosión laminar Terrazas de formación sucesiva (Realizadas con pico y pala u otros instrumentos manuales) Terrazas de formación sucesiva (Con maquinaria) Zanja trinchera (tinas ciegas) (Realizadas con pico y pala u otros instrumentos manuales) Sistema zanja bordo (Realizadas con pico y pala u otros instrumentos manuales) Sistema de zanja bordo (Con maquinaria) Roturación (No aplica para el Estado de Zacatecas) Acomodo de material vegetal muerto en curvas a nivel Acomodo de material vegetal muerto en curvas a nivel (Aplica para el estado de Colima). Barreras de piedra en curvas a nivel Cordones de piedra en curvas a nivel (Aplica para el estado de Querétaro) Bordos en curvas a nivel (Con maquinaria) Bordos en curvas a nivel (Con maquinaria, aplica para el estado de Chihuahua) Bordos en curvas a nivel 1(Con maquinaria, aplica para el estado de Sonora) Bordos en curvas a nivel 2 (Con maquinaria, aplica para el estado de Sonora) Bordos en curvas a nivel 3 (Con maquinaria, aplica para el estado de Sonora) Bordos en curvas a nivel (Con tracción animal) Cortinas rompevientos. Enriquecimiento de acahuales con especies maderables Sistemas agroforestales Terrazas de muro vivo con estacas Terrazas de muro vivo con semilla Barreras vivas Barreras vivas, modalidad propagación vegetativa Cercas vivas Obras para el control de la erosión en cárcavas. Presas de malla de alambre electro soldada o ciclónica Presas de morillos Presa de ramas Presa de ramas Presas de piedra acomodada Presas de geocostales Presas de llantas Presas de mampostería Presa de gaviones Zanjas derivadoras de escorrentía Estabilización de taludes Cabeceo de cárcavas 10

12 Dentro de cada tipo de se han realizado variaciones según los materiales, especies y región (figuras 2 a 8). Figura 2. Presas de morillos horizontales Figura 3. Presas de ramas con estacas enraizadas Figura 4. Presas de ramas entretejidas. Figura 5. Presas de morillos verticales Figura 6. Material vegetal grueso Figura 7. Material vegetal delgado. Figura 8. Material entretejido Se pueden realizar uno o más tipos de obras o prácticas de suelo en un mismo proyecto, seleccionando las que mejor se adapten a la región natural, condición de degradación, características de suelo, zona económica, cercanía y cantidad de los materiales utilizados, destreza de los trabajadores, etc. Para la elección de la obra o práctica se debe considerar el objetivo y/o problema principal a resolver, entre los que se pueden considerar: Captación de agua para infiltración de mantos acuíferos y/o almacenamiento. 11

13 Captación de agua para auxiliar en la reforestación. Control de la erosión hídrica laminar, en laderas. Control de la erosión hídrica en cárcavas. Control de la erosión eólica. Control de degradación física. Control de la degradación química. Por otro lado, las obras deben definirse de acuerdo al nivel de degradación: En presencia de erosión laminar ligera y moderada se realizarán obras para captación de agua (zanja bordo, zanja trinchera y bordos en curvas a nivel). Para determinar la obra específica se consideran otros factores: o Las zanjas bordo se deberán construir en suelos con profundidad mayor de 40 cm, pendiente menor al 25%, terrenos con topografía uniforme (sin depresiones u ondulaciones), y son más eficientes para cuando se requiere agua para infiltración de mantos acuíferos. o Las zanjas trincheras se realizarán en suelos con profundidad mayor de 40 cm, hasta 40% de pendiente, suelos con topografía uniforme o con depresiones, recomendadas cuando se va a realizar reforestación, pues se logra una mejor distribución de las especies forestales y de la humedad. o Los bordos en curvas a nivel se construyen en suelos con profundidad mayor de 30 cm, en pendientes de hasta 20%, suelos con topografía uniforme. En caso de que las condiciones de suelo no permitan la construcción de las obras para captación de agua, se podrán realizar las que se mencionan para el control de la erosión severa y extrema, que se indican a continuación: En presencia de erosión laminar severa y extrema, se podrán realizar barreras de piedra en curvas a nivel, barreras vivas, acomodo de material vegetal muerto, siempre y cuando exista material para su construcción, las cuales podrán realizarse en cualquier condición de suelo. Las terrazas de formación sucesiva se realizarán en presencia de erosión severa en suelos de más de 40 cm de profundidad y topografía uniforme, en pendientes menores al 25%. En presencia de erosión hídrica en cárcavas, construir presas según disponibilidad de material y dimensión de la cárcava. En presencia de erosión eólica utilizar cortinas rompevientos, barreras vivas, material 12

14 vegetal muerto. En presencia de degradación física realizar sistemas agroforestales y en caso de compactación y pendiente menor del 25% realizar roturación. En presencia de degradación química realización de sistemas agroforestales, terrazas de muro vivo y barreras vivas La vegetación nativa del predio es un buen indicador de la fertilidad del suelo, se debe observar su altura, aspecto, abundancia, entre otros; si se observan manchones en un micrositio es indicativo de una buena condición del suelo. En caso de contar con los materiales vegetativos necesarios para la utilización de prácticas vegetativas estos se les debe dar prioridad. Seleccionada la (s) obra (s) y su ubicación en el predio, el beneficiario y su técnico asesor contratado deben programar la implementación de la capacitación, la cual consistirá en la explicación de las obras a realizar, materiales a utilizar, ubicación y distanciamientos de las mismas, y principalmente la construcción de obras tipo. Se pueden realizar reuniones con el grupo de trabajo de cada beneficiario o grupos de los encargados de diferentes beneficiarios para lo cual deberán citarlos en lugares estratégicos. A continuación se indican las actividades específicas para la correcta selección, construcción y seguimiento de obras y prácticas: Hacer un recorrido en las zonas degradadas tanto en sus laderas como sus cárcavas, y definir las superficies de escurrimiento para cuantificar la superficie a restaurar. Diferenciar las zonas según el grado de degradación, pendiente u otro factor. Determinar la pendiente promedio de las cárcavas y laderas. Observar los diversos materiales que se encuentren en la zona, con los cuales es posible construir las obras y elegir el, o los materiales más apropiados. Seleccionar los tipos de obras que mejor se adapten al control de la degradación presente. Definir el criterio para el establecimiento de la separación entre presas y líneas. Realizar los cálculos correspondientes y obtener las distancias entre líneas en obras en ladera. Medir las diferentes alturas o profundidades a lo largo de las cárcavas y de acuerdo con el material, determinar las dimensiones de las presas: espesor, empotramiento, altura y ancho del vertedor, sección, etcétera. Establecer los trabajos de la parte alta hacia la parte baja de la cuenca o área de escurrimiento Iniciar el trazo de curvas a nivel con el instrumento que mejor se adapte. 13

15 Ubicar con estacas los lugares específicos donde se instalarán las diferentes obras. Hacer un recuento preliminar de las cantidades de materiales, número de obras, jornales necesarios, etc. Especificaciones a los encargados de su construcción. Realizar obras tipo a manera de ejemplo antes de iniciar las acciones. Construir las obras. b) DISTANCIAMIENTO ENTRE CURVAS A NIVEL Otra manera de obtener el espaciamiento entre curvas a nivel, diferente al de intervalo vertical e intervalo horizontal, es utilizando datos de erosión actual del terreno en cuestión, los cuales se pueden obtener a través de la Ecuación Universal de Pérdida de Suelo, y dependiendo de este valor de erosión se calcula el distanciamiento proyectando a 5 años, que es el tiempo mínimo de vida útil de este tipo de obra y durante el cual esperaríamos se restablezca la vegetación. Ejemplo de cálculo de espaciamiento de acuerdo a pérdida de suelo.- En una superficie erosionada del ejido San Antonio, municipio de Jesús María, Jal., se determinó una pérdida promedio de suelo de 33 ton/ha/año, la pendiente promedio es de 15% y la textura es franca. Para evitar la erosión se realizarán barreras de piedra de 30 cm de alto. Cuál será la distancia de las curvas a nivel donde se construirán las barreras de piedra, para que detenga todo el suelo que se pierde en un periodo de 5 años? En la figura 9 observamos que entre las piedras, el suelo y una línea horizontal imaginaria se forma un triangulo rectángulo, el cual, de acuerdo con la fórmula de tangente, el cateto opuesto es la altura de las barreras de piedra, 0.3 m, la pendiente del terreno la obtenemos por medición directa de campo, la fórmula queda así: a 0.3 P tan 0.15 b b Figura 9. Cálculo de la retención de azolves de una barrera de piedra en curvas a nivel. 14

16 Al despejar el cateto opuesto: b m Este valor representa la longitud a la cual los sedimentos llegarían desde la barrera de piedra. Posteriormente obtenemos el área de dicho triangulo y el volumen para 1 m de barrera; dicho volumen se multiplica por la densidad aparente del suelo, y considerando una textura franca se asume un valor de 1.4 ton/m 3 (igual a 1.4 g/cm 3 ), la cual es de: V 2X m X1m 0.3m 2 Peso 0.3X ton/ m Con este dato procedemos a determinar la separación de las barreras: 1. Se determina la erosión en 5 años: 5 X 33= 165 toneladas 2. La capacidad de retención por lineal de barrera es de 0.42 toneladas, por lo que : 165 / 0.42 = m 3. Por lo tanto se necesitan m/ ha de barrera para retener las 165 toneladas, lo que es lo mismo 3.92 hileras de 100 m. 4. Se obtiene la separación 100/3.92 = 25.5 m Este método puede utilizarse para obras diseñadas para disminuir la erosión como barreras de piedras en curvas a nivel, terrazas de formación sucesiva, acomodo e material vegetal muerto o barreras vivas. c) COMPENSACIÓN DE LA DISTANCIA ENTRE LAS CURVAS A NIVEL En el anexo 1 se presentan la cantidades de obra o práctica por ha y los distanciamientos en caso de tratarse de terrenos con pendientes menores de 10 %, estos distanciamientos fueron calculados en condiciones promedio, como el caso del ejemplo anterior se determinó el espaciamiento entre barreras de piedra en curvas a nivel de acuerdo a la cantidad de suelo que se pierde, por lo que la cantidad de obra a realizar es constante por hectárea, éstas distancias deberían ser siempre horizontales, sin embargo en la práctica las personas que realizan los trabajos, realizan las medidas sobre el terreno, lo cual en el caso de pendientes mayores de 10 % ya representa un error, con el fin de compensar las distancias entre las curvas a nivel de acuerdo a la pendiente y que a las personas que ejecutan las obras y prácticas se les proporcione el distanciamiento sobre el terreno, en el cuadro 2 se indican las distancias entre curvas a nivel según la pendiente, en dicho cuadro se puede apreciar que en pendientes menores a 10 %, los valores son iguales al Anexo 1, 15

17 pero cuando son de 10 % o mayores, la distancia debe modificarse, según lo indicado para cada tipo de obra o práctica. Ésta compensación debe realizarse cuando se está trazando las curvas a nivel, de tal manera que si por ejemplo estamos construyendo barreras de piedra en curvas a nivel en pendientes del 45%, de acuerdo al Anexo 1, observamos que la distancia entre estas obras es de 25 m, y al posesionarnos en el cuadro 2, en el cruce de 25 m y 45% de pendiente, nos da un valor de 27.4 m (Figura 10), esta distancia es la separación entre curvas a nivel en esta pendiente y se aplica al trazar la línea madre, las curvas a nivel pueden mantener, aumentar o disminuir la distancia aguas abajo o aguas arriba, conforme se vayan trazando. La superficie final trazada ya estará compensada y ya no tendrá necesidad de multiplicar por el factor de corrección que se indica, y al hacer el recorrido por el perí del terreno con el GPS, u obtener los puntos, la superficie así obtenida seria el polígono trabajado m Figura 10. Distanciamiento entre curvas a nivel en predio con 45% de pendiente utilizando el factor de corrección. Cuadro 2. Distanciamiento entre obras según la pendiente del terreno. Pendiente Factor de corrección Distancia (m). Menor de % 5% % % % % % % % % % % % % %

18 100% d) TRAZO DE CURVAS CON NIVEL DE HILO Otra manera de trazar las curvas a nivel con aparatos rústicos, además del aparato A y el nivel de manguera, es mediante el nivel de hilo (Figura11), como se describe a continuación: Figura 11. Nivel de hilo. El primer paso consiste en poner los maderos juntos y a nivel, marcando a una altura aceptable de trabajo de las personas, se necesitan al menos 3 personas (Figura 12). Al nivel se le hace pasar un hilo a través de sus dos ojales, los cuales se encuentran en sus extremos, las puntas de los hilos se amarran a los dos maderos, justo en las marcas a nivel, el hilo puede tener una longitud de 4 a 6 m de longitud. Dos personas sostienen los maderos de manera vertical, una se quedará inmóvil, la tercera, en la parte media observa la burbuja, dando instrucciones a la persona movible, para que suba o baje del nivel actual en que se encuentra, hasta lograr que la burbuja del nivel esté en el centro (Figura 13). Figura 12. Marcado del nivel en maderos Figura 13. Trazo de la curva a nivel. Logrado esto, los dos puntos donde están asentados los maderos estarán a nivel y se procede a marcarlo en el suelo, la persona que permaneció fija se traslada al punto de la persona que se movió, continuando así el proceso de trazo de la curva a nivel. Si se requiere mayor exactitud se puede acortar el hilo a 2 m, por ejemplo si se van a construir zanjas trincheras, en terrenos con topografía uniforme puede ser de hasta 10 m. e) TRAZO DE CURVAS CON DESNIVEL DEL 1% Para el trazo de curvas a nivel en muchas de las obras se utiliza el nivel de manguera y el aparato A, sin embargo en algunos casos como las zanjas derivadoras de escorrentía se utiliza trazar curvas con pendiente no erosiva, de 1%, a continuación se indica como es el procedimiento para esta condición: 17

19 Trazo con el nivel de manguera El nivel de manguera consta de dos maderos de 2 m cada uno, una manguera transparente de 14 m longitud, de 1 cm de diá, para maniobrarlo es necesario al menos de 2 personas Al amarrarse sobre los maderos nos quedarán 10 m libres si se estira totalmente, por lo tanto para que en esa distancia exista un desnivel de 1%, entre los dos maderos deberán existir: 10 m X 0.01=0.1 m de desnivel por lo que en cada madero el menisco deberá tener 0.05 m (5 cm), a partir de la marca a nivel, como se muestra en la figura 14. Figura 14. Marcación del nivel y de 0.05 m de desnivel En la parte inicial donde se construirá la zanja derivadora o terraza (la parte alta), se coloca uno de los maderos quedándose fijo y marcando con una estaca o con cal, luego se extiende la manguera y la persona con el otro madero debe ir subiendo o bajando, hasta cuando el nivel de agua llegue a la marca de los 5 cm, en ese punto sobre el suelo también se indica una marca (Figura 15). Figura 15. Trazo y marcado de la curva a desnivel Posteriormente se puede repetir el procedimiento anterior a 5 m, sobretodo si el terreno no es uniforme, solo que habrá que marcar 2.5 cm después de que se tiene la marca a nivel en los maderos, la persona aguas arriba se coloca en la marca de 5 m y se 18

20 extiende a 10 m la manguera y así se continúa cada 5 m. Al final se tendrán marcas a 10 m y marcas de apoyo cada 5 m. Trazo de curvas con desnivel del 1 % con el aparato A. El aparato A, estándar, normalmente utilizado para trazar curvas a nivel, consta de 2 maderos, cada uno de 2 m de longitud, el otro de 1.15 m; los dos maderos más grandes se clavan en uno de sus extremos, dejando salido dicho clavo al menos 1.5 cm, cuidando que entre los otros dos extremos inferiores se mantenga una distancia de 2 m, el madero pequeño se clava de manera horizontal quedando a una longitud de 1 m, medido del clavo a través de los maderos. El péndulo debe amarrarse en el clavo saliente del vértice superior donde se unen los maderos de 2 m y debe caer libremente de manera que al estar a nivel la parte inferior de los maderos se realiza una marca en el travesaño horizontal, la cual señaliza el trazo de la curva a nivel. Antes de plantear el procedimiento para el trazo de las curvas a desnivel es necesario hacer las siguientes consideraciones: El hilo que cae libremente hace un ángulo de 90 con el madero horizontal, cuando está en la marca a nivel (Figura 16). Figura 16. Aparato A, con travesaño a 1 m. Al mover un extremo del Aparato A, el péndulo se moverá y formará un triángulo con el péndulo y la línea imaginaria central (Figura 17). Figura 17. Movimiento del péndulo en terreno con pendiente Al considerar solamente el triangulo ABC, y elegir el ángulo a, entonces tendremos el cateto opuesto a y el cateto adyacente b (Figura 18). 19

21 Figura 18. Triangulo rectángulo que se forma en aparato A Por lo tanto la tangente del ángulo a, será igual: a Tana b Por definición, pendiente es igual a: a Tana *100 b Para este caso específico queremos obtener una pendiente de 1%, entonces: Por lo tanto al sustituir en la función tangente se expresa así: De la anterior se desprende que de la distancia del cateto adyacente b, la podemos medir en nuestro aparato A, por lo tanto es conocida, si el aparato se construyó con las dimensiones indicadas, la medida de b será: b= 86.6 cm (si el aparato A no fue construido con estas dimensiones, hay que medirla en cada aparato A), por lo tanto la única incógnita será el cateto opuesto a, que al despejarla queda como a continuación se indica: a (0.01)*86.6cm cm Por lo que para determinar la distancia del punto central al péndulo, solo bastará con dividir la distancia del cateto adyacente entre 100 o recorrer dos puntos. La distancia de cm se deberá medir sobre el travesaño a ambos lados de la marca a nivel (Figura 19), y utilizarlos cuando se tracen curvas con desnivel para el caso de zanjas derivadoras de escorrentía o en el caso de terrazas de formación sucesiva en donde haya que desalojar agua. (0.01) a b Tana 0.01 Figura 19. Marca para indicar curvas con 1 % de desnivel. 20

22 Se procede a la excavación, procurando aplanar el fondo y colocando el suelo extraído aguas abajo construyendo un bordo bien compactado y luego estabilizarlo con vegetación. CONSIDERACIONES PARA OBRAS EN LADERA Las obras en ladera son aquellas obras que construyen en curvas a nivel cuyo objetivo es la captación de agua o la retención de sedimentos para evitar la erosión laminar y pueden ser: zanja bordo, zanja trinchera, bordos en curvas a nivel, barreras de piedra en curvas a nivel, terrazas de formación sucesiva, acomodo de material vegetal muerto y las barreras vivas. A continuación se describen ciertas recomendaciones: 1. Los tabiques divisores construidos dentro de las zanjas-bordos deben estar a una distancia de 5 m y sus dimensiones deben ser de 0.5 m (Figura 20), esto ayudará a que en las zanjas se seccione el agua de lluvia y que en zonas donde los terrenos no tiene una topografía uniforme o cuente con bastantes depresiones, no se concentren los escurrimientos y evite se rompan; dichos tabiques podrán rebajarse de 8 a 10 cm. Se recomienda su construcción en pendientes de 8% a 30%, en terrenos sin presencia de hondonadas o terrenos quebrados, ya que como son continuos, estas depresiones las limitan, por lo que en pendiente mayor a 30%, disminuye notablemente la capacidad de retención y se corre el riesgo de romper el bordo (Figura 21). Figura 20. Tabique divisor de la zanja bordo 21

23 Figura 21. Terreno con depresiones donde no es recomendable la construcción de zanja bordo 2. Aunque algunas bibliografías recomiendan plantar sobre el bordo, para el caso de diferentes obras como zanja-bordo, zanja trinchera, bordos en curvas a nivel y terrazas de formación sucesiva, sin embargo debido a que la reforestación se realiza casi inmediatamente después o a los pocos días de la construcción de las obras se ha observado que es mejor plantar en suelo firme aguas abajo (Figura 22), por lo que el suelo extraído y depositado aguas abajo debe colocarse a mínimo 20 cm de la zanja. Sin embargo también se ha observado que dependiendo de la especie a reforestar y del tipo de suelo, principalmente la textura, las especies forestales también se pueden colocar aguas abajo del bordo, a unos 10 cm; aguas arriba de la zanja, a unos 20 cm e inclusive dentro de la zanja. Cabe mencionar que las obras y prácticas se deben planear antes de la época de lluvias, y terminarlas antes de que ésta inicie, y una vez que establecido el temporal se realice la reforestación. Figura 22. Reforestación en suelo firme. 3.. En los extremos de las curva a nivel se deberán realizar bordos, barreras con piedra, material acomodado hacia arriba de la curva a nivel con el fin de no permitir que el agua captada se escape o deposite en una depresión o cárcava, a esta práctica también se le denomina cabeceo (Figura 23). Para el caso de zanjas 22

24 trincheras si el suelo es suficiente también se podrá realizar éste cabeceo debe ser en ambos lados de cada zanja. Cabeceo Figura 23. Cabeceo de obras en ladera g) CONSIDERACIONES PARA PRESAS DE CONTROL DE AZOLVE Previo a la construcción de presas se deben considerar ciertos elementos, a continuación se indican los más importantes: 1. Altura- Cuando se considera la altura de una presa se puede hacer referencia a la altura efectiva, altura a la corona, y altura de la estructura, la primera se refiere a la altura del vertedor al piso de la cárcava (Figura 24), es utilizada para determinar el espaciamiento entre presas; la segunda es la distancia desde la parte mas alta de la presa (corona), al piso de la cárcava, se utiliza para conocer el empotramiento, el tamaño del vertedor y las dimensione de la base y el grosor de la corona, la última se refiere a la altura de la parte inferior enterrada o cimiento, a la corona, y se usa para la cubicación de las presas (Figura 25). Figura 24. Altura a la corona y altura efectiva 23

25 ALTURA DE LA ESTRUCTURA Figura 25. Altura de la estructura En cárcavas de pequeña profundidad, la altura de la presa estará limitada por sus taludes o por el talud más bajo. De tal manera que se debe trasladar mediante un nivel, normalmente es más práctico el nivel de hilo (Figura 26). Figura 26. Determinación de la altura de una presa En las cárcavas muy profundas no deben construirse presas para rellenarlas totalmente, es decir la presa debe ser más pequeña que el nivel del piso original. Y sólo deben construirse presas grades utilizando presas de gavión y mampostería, como se indica a continuación: Según el material de construcción, la altura máxima de las presas recomendadas, son: ramas 1m, geocostales 1.5 m, llantas 1.5 m, morillos 2 m, piedra acomodada 2.5 m, multimalla 3 m, gaviones y mampostería, mas de 3 m. 2. Distanciamiento entre presas. Además de los dos criterios para definir el 24

26 distanciamiento entre presas en una cárcava: pie-cabeza y doble pie cabeza, se puede utilizar el criterio de colocación, el cual consiste en ubicar a las presas solo en aquéllos lugares más angostos y rectos donde se pueda retener una mayor cantidad de sedimentos. El criterio a utilizar para el método de separación quedará establecido como a continuación se indica: En cárcavas con pendientes promedio menor de 10 % se ubicarán sistemas de presas con el criterio de cabeza-pie. Las presas calculadas con el criterio doble-cabeza pie hasta en pendientes promedio de % En cárcavas con pendientes promedio mayores de 20 % las presas deberán ubicarse en segmentos del cauce con cambios de pendiente menores a 20 % y hasta 35 %, buscándose lugares rectos y donde se acumulen la mayor cantidad posible de azolves (Figura 27). Figura 27. Criterio de colocación De lo anterior se puede recomendar que las presas individuales o sistemas de presas podrán construirse en los rangos de pendiente como se indica en el cuadro 3. 25

27 Cuadro 3. Selección de presas de acuerdo a la pendiente. Tipo de presa Preferentemente presas de: ramas, geocostales y llantas Presas de morillos, piedra acomodada, multimalla, gaviones y mampostería Rango de pendiente a utilizar Menos de 20 % En pendientes promedio mayores de 20 %, buscando pendientes de colocación menores de 35% Las longitudes de las presas dependerán del ancho de la cárcava, no debiendo construir en cárcavas mayores a 7 m, a excepción de las de gaviones o mampostería, que pueden construirse en cárcavas de dimensiones mayores. Así mismo, independientemente del espaciamiento calculado, se pueden mover algunos s las presas a los lugares más angostos y rectos. 3. Empotramiento o cimentación. Se refiere a la parte de las presas que van enterradas en la base y taludes de la cárcava, la cual será de 0.25 la altura de la presa a la corona y se procederá como se indica en la figura Figura 28. Forma de zanja para empotramiento 4. Dimensiones del vertedor. El vertedor es la escotadura rectangular o semicircular por donde circulará el agua, debido a que se observó que las huellas máximas de las cárcavas donde se realizan las presas, se observa que en la mayoría de los casos supera el área de la sección trasversal de la cárcava, por lo que se optó por generalizar las dimensiones de este: los vertedores rectangulares tienen de largo una dimensión de 1/3 la longitud total de la presa, de altura 1/5 la altura de la presa (Figura 29). Se recomienda que las presas en donde la estructura está entrelazada con todas las partes que conforman la estructura como las de malla de alambre, morillos, mampostería, etc., se construyan vertedores rectangulares. Los de forma semicircular o cóncava, normalmente utilizados en presas de piedra acomodada y presas de geocostales, de largo será de 2/3 la longitud de la presa y 1/5 la altura de la presa, ya que en estas 26

28 estructuras se debe evitar formas angulares (Figura 30). 2/3 Figura 29. Vertedor rectangular Figura 30. Vertedor semicircular o cóncavo. 5. Especificaciones para presas de piedra. Ya se mencionaron algunos elementos generales del diseño de presas, entre ellos la altura; para el diseño de presas de piedra acomodada, además es necesario conocer el espesor de la corona (e) y la longitud de la base (b), como se establece en la figura 31. Para determinar el valor del espesor de la corona se observó que en la práctica las presas menores de 1 m, medida a la altura de la corona, la relación entre el espesor de la corona y la altura era de 1:1 y en las presas de 1 m o mayores la relación era de 0.66:1. Para el obtener el valor de la longitud de la base se utilizan las siguientes *fórmulas: Para presas menores de 1 m: b Donde: S b e e 4 H Para presas de 1 m y mayores: H ( ( 2 e b = Base de la presa e = Corona H = Altura efectiva = Densidad de rocas (y espacios), 1.6 = Densidad de los sedimentos, 1.2 / / S ) S ) 2 *Las fórmulas fueron adaptadas de López Cárdenas de Llano F. et al

29 Corona, e Altura, H Longitud, b c Figura 31. Elementos para el diseño de una presa de piedra acomodada Como resultado de la aplicación de las formulas anteriores se obtuvo el cuadro 4, el cual puede ser utilizado por las personas que construyen este tipo de presas. Para obtener las dimensiones de una presa se procede así: la altura de la presa se obtiene en la cárcava como ya se indicó, con este dato entramos al cuadro 3 y en la misma fila obtenemos los otros dos datos faltantes. Considerando todos los elementos de diseño para presas de piedra acomodada a continuación se indica un ejemplo de aplicación: si la altura a ala corona de la presa es de 1.2 m, al multiplicarlo por 0.25 el resultado es de 0.3 m, que estarán enterrados, por lo que la altura total de la estructura será de 1.5 m. Como la altura a la corona fue de 1.20 m, el grosor de la corona será de 0.79 m, por lo cual se deberá cavar la zanja de 79 centís de ancho por los 30 centís de profundidad tanto en el piso como en el talud de la cárcava, luego se conforma el talud, hasta que en su base tenga una distancia de 2.16 m, que se obtuvo del cuadro anterior y el delantal será de 0.5 m de largo. V.- CUANTIFICACIÓN DE LOS LAS OBRAS Y PRÁCTICAS Una actividad importante de los técnicos una vez concluidos los proyectos es la verificación y cuantificación de las obras o prácticas realizadas, para lo cual se deberán tomar en cuenta los siguientes aspectos: Obras en ladera 28

30 Se geoposicionará la parte trabajada del predio para lo cual es necesario recorrer el perí de las obras realizadas y/o ingresar los vértices de dicha área trabajada, mediante el GPS (con Datum WGS84), el área de trabajo se obtendrá directamente del GPS mediante la función área o en gabinete con algún sistema de información geográfica. Cuadro 4. Dimensiones de presas de piedra acomodada. Espesor de Corona e, (m) Altura de la Presa H, (m) Base de la Presa b, (m) Área sección m 2 de 0,40 0,40 0,57 0,19 0,50 0,50 0,71 0,30 0,60 0,60 0,85 0,43 0,70 0,70 0,99 0,59 0,80 0,80 1,13 0,77 0,90 0,90 1,27 0,98 0,66 1,00 1,80 1,23 0,73 1,10 1,98 1,49 0,79 1,20 2,16 1,77 0,86 1,30 2,34 2,08 0,92 1,40 2,52 2,41 0,99 1,50 2,70 2,76 1,06 1,60 2,88 3,15 1,12 1,70 3,06 3,55 1,19 1,80 3,24 3,98 1,25 1,90 3,42 4,44 1,32 2,00 3,60 4,92 1,39 2,10 3,78 5,42 1,45 2,20 3,96 5,95 1,52 2,30 4,13 6,50 29

31 1,58 2,40 4,31 7,08 1,65 2,50 4,49 7,68 Durante el recorrido o al terminar éste se realizarán muestreos en el interior del predio donde se encuentren las obras, procurando que sea al menos 20 m después del lindero; el número de muestreos mínimos a realizar será de 9. Los muestreos se distribuirán sistemáticamente en la parte alta, media y baja del predio y/o polígonos, para captar la variabilidad espacial de las obras en toda la superficie del proyecto. Cada muestreo consistirá en la medición del ancho, altura y largo de zanjas, barreras de piedra, estacas, plantas o material muerto, según el tipo de obra, así como la separación entre las curvas a nivel sobre las que se encuentran las obras, aguas abajo y arriba, observando que efectivamente se encuentren a nivel, todas estas actividades en distancias de al menos 10 m de largo sobre las curvas a nivel. También se verificarán la distancia entre tabiques divisores, la altura de los bordos, que estén bien compactados y con las dimensiones apropiadas según sea el caso. Obras en cárcavas Para el caso de obras en cárcavas, se deberán contar todas las presas construidas y cubicar las que se indican en el cuadro 5, dependiendo del número total realizado. Para la cubicación de presas se realizan mediciones de base mayor, base menor, altura, espesor (Figuras 32 y 33), posteriormente se aplica la siguiente fórmula: V h ( B b)( )( E) 2 Dónde: V=Volumen (m 3 ) B= Base mayor (m) b= Base menor (m) h= Altura de la estructura (Parte empotrada hasta la corona). (m) E= Espesor (m). 30

32 Cuadro 5. Número de presas a muestrear. No. de presas totales Presas a cubicar

33 B h b Figura 32. Elementos a considerar en la cuantificación de volumen de presas. ESPESOR Figura 33. Espesor de una presa. En los casos en donde B=b (Figura 34), la fórmula es así: V ( B)( h)( E) 32

34 H Figura 34. Presa con bases iguales Siendo estrictos, al resultado de las formulas de volumen habría que restarle el volumen del vertedor y sumarle el del delantal. Para presas de ramas o morillos, donde la unidad de medida sea en m 2, a las anteriores fórmulas y según sea el caso, se elimina el grosor de la presa y las fórmulas se simplifican así: h A ( B b)( ) A ( B)( h) 2 Donde A=Área, m 2 En caso de estabilización de taludes o cabeceo de cárcavas se medirá el total de obras en la respectiva unidad de medida. VI.- ANALISIS DE LA EXPERIENCIA PROFESIONAL Durante mi paso por la universidad me impartieron diversas materias, algunas se apegan más a la especialidad los cuales son irremplazables y constituyen la parte medular de la especialidad, de las materias que más apliqué en mi trabajo actual son edafología general, física de suelos y conservación de suelos; otro grupo de conocimientos o materias sirven de base para la comprensión de otras materias, este grupo habría que analizar si permanecen en la curricula. Finalmente existe otro bloque y son las materias de apoyo relacionadas con otras especialidades de parasitología, fitotecnia, irrigación y bosques es algo que ayuda bastante en la etapa profesional. Sin embargo muchos de los conocimientos adquiridos en la universidad son muy generales y no se nos enseña a resolver problemas específicos, ni contamos con las herramientas o la infraestructura de un laboratorio necesarias en nuestro lugar de trabajo para resolverlo como se nos enseñó en el aula, por lo que en esos momentos debemos recurrir a la 33

35 bibliografía, ahora al internet, a las técnicas tradicionales que imperan en el campo mexicano y también del uso y manejo de los kits de campo existentes e ir experimentando en la práctica y adaptar o correlacionar la información de la bibliografía con la obtenida con nuestros medios hasta corroborar en la realidad el procedimiento más adecuado. En las materias impartidas se presentaban metodologías normalmente extraídas del extranjero, las cuales ahora que trato de aplicarlas en México no tienen el mismo grado de confiabilidad porque no se cuenta con suficiente información o la información es del país donde proviene dicha metodología, las cuales al aplicar a un caso específico se observa que no son las más apropiadas, por ejemplo para el caso de conservación de suelos que es lo que se maneja en mi actual trabajo, las fórmulas de intervalo vertical y las de intervalo horizontal se adaptan de formulas destinadas para la agricultura y las utilizamos en terrenos forestales, sin embargo el dato mas útil seria el de perdida de suelo, pero los datos de los factores de la ecuación universal de pérdida de suelo no son específicos o disponibles por predio. Con respecto al trabajo que desempeño en la Gerencia de Suelos se necesitan utilizar tecnologías ya validadas, algunas no han sido probadas en las condiciones donde uno las desea establecer y en algunos casos no se cuenta con elementos experimentales o científicos para probar su funcionamiento, en el caso específico de las obras que se realizan como las zanjas trincheras donde en determinadas condiciones recibimos críticas de que se está haciendo un mal a la ecología del suelo y de que más que beneficiar, éstas son negativas por el solo hecho de remover el suelo o en algunos casos por el hecho de quitar rocas para la construcción de barreras o presas de piedra acomodada, sin embargo por ser un área operativa no contamos con los elementos técnicos para refutar o afirmar estas observaciones. Igualmente por parte de los que estamos laborando en dependencias de gobierno necesitamos estar en contacto con el Departamento de Suelos, para conocer la información con que cuenta. En las materias impartidas aplicables es donde hace falta incluir más casos prácticos que sean analizados y evaluados por los profesores, y enseñados a los alumnos, para esto habría que darse un acercamiento entre la universidad con las instituciones que trabajan en México y compenetrarse de las actividades que realizan las instituciones que ejecutan ciertos programas, enseñar las actividades prácticas más comunes, analizarlas, mejorarlas y enseñarlas a los alumnos. Actualmente en la especialidad de suelos ya se han implementado la enseñanza de sistemas de información geográfica como Arc View o Arc Gis que son los más conocidos, sin embargo las licencias no están disponibles en todas las dependencias, por lo que también se deben conocer el manejo de otros softwares libres disponibles en internet, ya que el 34