Revista Científica Agropecuaria 7(2): 43-48 (2003) 2003 Facultad de Ciencias Agropecuarias - UNER EVALUACIÓN HIDROLÓGICA DE UNA PRESA PARA RIEGO DE ARROZ EN ENTRE RÍOS * Carolina BRUMATTI 1, Oscar DUARTE 1, Luis LENZI 2 1 Facultad de Ciencias Agropecuarias, UNER, C.C. 24, (E 3100 WAA) Paraná. Entre Ríos. Argentina. 2 Centro Regional Litoral INA. Patricio Cullen 6161. (3000) Santa Fe. Argentina. RESUMEN La provincia de Entre Ríos con una importante red hídrica interna se destaca por el gran potencial del aprovechamiento de aguas superficiales, como fuente de agua para riego destinada principalmente al cultivo de arroz. El área norte, con el 50 % de su superficie cubierta por monte, con suelos de buena aptitud y condiciones de relieve y baja disponibilidad de agua subterránea, es una región apta para el riego a partir de agua superficial. Existen en la Provincia 63 represas destinadas a riego, planteándose estas como una alternativa válida. El principal problema que se presenta para el uso del recurso es la disponibilidad por la distribución anual de las precipitaciones y su alta irregularidad interanual. El objetivo fue evaluar el potencial de uso del recurso hídrico superficial con destino a riego de arroz a partir de embalses de retención y almacenamiento. Se implementó una represa de riego en el centro norte de la provincia con una estación climática automática, una escala hidrométrica, un pluviómetro y mediciones de caudales de bombeo. En base al proyecto de obra y los datos obtenidos "in situ" se generó un modelo de balance hídrico para la represa. Se demostró que las represas no abastecen en todos los años hidrológicos las hectáreas proyectadas para riego, al no considerar la relación Volumen almacenado en el embalse Cuenca de aporte y la recarga anual entre períodos de riego. Las entradas al sistema son el escurrimiento en la cuenca (64 %) y la precipitación sobre el embalse (36 %). Las salidas están representadas por la evaporación (16 %), la infiltración (9 %) y el riego (75 %). SUMMARY Palabras clave: arroz - presa - hidrología Hydrological evaluation of a dam for watering rice crops in Entre Ríos The province of Entre Ríos has an important hydric net that stands out for the great potential of its superficial waters dedicated mainly to watering rice crops. The northern area, with 50 % of its surface covered with shrubland, having good aptitude soils and land conditions and low availability of underground water, is a region apt for watering from superficial water. There are 63 dams in the province destined to watering, being these ones a valid alternative. The main problem presented for the use of such resource is its availability due to the annual distribution of rainfalls and its high annual irregularity. The purpose * Original recibido (17/03/03) Original aceptado (19/11/03)
Carolina Brumatti, et al. of this study was to evaluate the potential use of the hydric superficial resource destined to watering of rice from reservoirs and storage. A dam was implemented for watering rice cultivars in the northern center of the province with a climatic station, a hydrometric scale, a rain gage and measurings of pumping flows. Also a model of hydric balance was generated for the dam. It was demonstrated that a dam does not supply the hectares projected with watering every hydrological year, for it is not considered the relationship between Volume stored in the reservoir contributing watershed and the annual recharge between periods of watering. The inflows to the system are draining in the watershed 64 % and precipitation on the reservoir 36 %. The outflow is represented by evaporation in 16 %, infiltration 9 % and watering 75 %. Key words: rice - dam - hidrology Introducción Entre Ríos cuenta con una importante red hídrica interna, que ha modelado su relieve, en este sentido surcan su geografía numerosos ríos y arroyos destacándose dos cuencas interiores la del Arroyo Feliciano y la del Río Gualeguay. Los departamentos de Federal, Federación y Feliciano, situados al nordeste de la provincia, con el 50 % de su superficie cubierta por monte, con buena aptitud de suelos y topográfica y baja disponibilidad de agua en sus acuíferos, se han convertido en zonas estratégicas por la posibilidad de expandir la producción agrícola a tierras sin explotar mediante la utilización de aguas superficiales. La utilización del agua superficial para irrigación del arroz ha crecido en importancia relativa, pasando de un 7 % del área arrocera provincial en 1994/95 a una superficie, estimada, de 35 % para la pasada campaña, reduciéndose a un 68 % la superficie irrigada con agua subterránea (Carñel, et al., 2002 b) Los costos de combustible utilizado para el bombeo desde perforaciones profundas que significan un 25 % del costo de implantación del cultivo (500-700 l de gas oíl por hectárea), ha dado lugar en gran medida a una reconversión importante de las fuentes de abastecimiento (Carñel et al., 2002 a y b). El principal problema que se presenta para el uso del agua producto del escurrimiento superficial desde el punto de vista de la disponibilidad, es la muy alta irregularidad interanual. Eso obliga a estudiar con mayor detalle los procesos de transformación lluvia-escurrimiento a nivel de áreas de aporte menores para estimar las posibilidades de retención. Se ha producido un incremento en el número de represas de almacenamiento destinadas al riego de arroz que llegan a totalizar un número de 63 y dan riego a más de 25.000 ha (Carñel, et al., 2002 b). El objetivo del presente trabajo es evaluar hidrológicamente el sistema de utilización de agua superficial con destino al riego de arroz u otros cultivos, a partir de presas de retención ubicadas en el sector norte de la provincia de Entre Ríos. Materiales y métodos El trabajo comprende el estudio y evaluación de una represa situada en el Departamento Federación. Para la selección del área de estudio se tuvo en cuenta la operatividad y facilidad de acceso a la misma. El trabajo se realizó en el Establecimiento Don Bianco (Fig. 1). Se contó con el proyecto del embalse (Iturburu e Irigoyen, 1996) y se utilizaron imágenes satelitales en la estimación de algunos de los parámetros de la represa (superficie de la cuenca y área inundada, y longitud de la presa). 44 RCA. Rev. cient. agropecu. 7(1): 43-48 (2003)
Evaluación hidrológica de una presa para riego de arroz en Entre Ríos El sistema de extracción de agua se realiza mediante equipos de bombeo en el perilago y está constituido por dos bombas de tipo centrífuga de eje horizontal de diámetro de rotor 15,6 pulgadas; caudal de 750 m 3 /h; motor a explosión, y una tubería de impulsión de acero. Se analizaron diversos aspectos relacionados a la cuenca de aporte del embalse, debido a la importancia que tiene en cuanto al funcionamiento del mismo. La región de estudio se caracteriza por la presencia de lluvias abundantes. La media normal anual es de 1261 mm, siendo los totales máximos y mínimos absolutos de 2245,9 mm y 980,1 mm respectivamente. El 55 % de las precipitaciones anuales suceden en el período del cultivo del arroz. Figura 1. Ubicación de la Represa Miraflores 1 En esta región se registran las temperaturas más altas de la provincia. La temperatura media del mes más cálido (enero) es de 26 C y la del mes más frío (julio) es de 12,8 C, lo que indica la existencia de inviernos suaves. Las altas temperaturas están asociadas a la existencia de déficit hídrico en meses como enero, febrero, noviembre y diciembre. Se tuvo en cuenta el tipo de suelo, prestando especial atención a las series tipos que lo componen, porcentaje de ocupación de cada una de las series en la superficie total de la cuenca, fases de erosión y grupo hidrológico al que pertenecen, textura y pendientes predominantes. La información edáfica correspondiente fue extraída de la carta de Suelos del Departamento Federación (Plan Mapa de Suelos, 1991), denotándose la presencia de las Serie Los Conquistadores y Caraballo, y cercano al vaso de inundación un complejo de suelos propio de los valles de arroyos Suelos Aluviales. Se instaló una estación meteorológica, una estación evaporimétrica y escalas hidrométricas en el embalse. La estación climática automática de marca Davis permitió la toma de datos de temperaturas, velocidad y dirección del viento y precipitaciones. Para el balance hídrico del embalse se utilizaron los niveles del embalse, la planialtimetría del embalse, horas de bombeo, pérdidas por evaporación e infiltración. Para la evaporación se utilizó un tanque "Tipo A", y los volúmenes infiltrados se estimaron a partir de las mediciones realizadas por Fontanini (2001), como promedio de 51 determinaciones en el área arrocera. Se consideró como superficie de infiltración el vaso del embalse. La escorrentía superficial se estimó mediante el método de la Curva Número (CN), propuesto por el Servicio de Conservación de Suelos de los Estados Unidos (Chow et al., 1994). En la determinación de la escorrentía se consideró las características de la cuenca en estudio y prácticas utilizadas. El balance hídrico desarrollado, abarcó el período comprendido desde el inicio del riego hasta la fecha de finalización del mismo. Se RCA. Rev. cient. agropecu. 7(1): 43-48 (2003) 45
confeccionó finalmente un modelo de funcionamiento del embalse en base a las estimaciones y a los cálculos planteados para el balance hídrico, tomando la variación producida en la práctica de la capacidad embalsada durante dicho período, como validación del modelo desarrollado. Se utilizó como base, el modelo desarrollado por Benavidez et al. (1999). Este modelo simula con paso diario el abastecimiento de agua al cultivo de arroz, ya sea proveniente de embalse o de perforación priorizando la utilización del agua del primero, tiene en cuenta además la precipitación sobre taipas. Al modelo se le introdujeron algunas modificaciones, (Brumatti, 2002), tendientes a ajustar las variables de salida. Se estableció como balance de entradas y salidas al sistema la siguiente expresión: VEsc + VPpt - (VEvap +VBomb + VInf ) = V Donde: VEsc : Volumen aportado por la escorrentía superficial. VPpt : Volumen precipitado sobre el embalse. VEvap : Volumen evaporado en el embalse. VBomb : Volumen destinado para el riego. VInf : Volumen infiltrado en el embalse. V : Variación del almacenamiento: Volumen final - Volumen inicial. Resultados El embalse posee una superficie inundada de 198,7 ha, con volumen embalsado de 3,86 hm 3, con una profundidad máxima de 6,25 m y un ancho de coronamiento de 5 metros. Durante el período de riego (Diciembre - Marzo), se registró el 95 % de las precipitaciones totales comprendidas en el ciclo del arroz (Fig. 2). La evaporación diaria promedio fue de 5,11 mm, alcanzando valores mínimos de 1,03 mm/día. La variación hidrométrica (Fig. 3) muestra una recuperación relativa luego de Carolina Brumatti, et al. cada precipitación importante. Tanto las precipitaciones sobre el embalse como el escurrimiento superficial aportan a la recarga eventual del embalse. Las condiciones de uso de la cuenca de aporte son determinantes en el escurrimiento. Afecta la preponderancia de cultivos estivales como lo son el arroz y la soja, donde ésta última favorece al proceso de escurrimiento. El riego se desarrolló en 82 días, con un total de 1739 horas de bombeo, promediando 21,2 h por día de riego. El mismo fue de 14429,5 m 3 /ha y un gasto de combustible de 159,8 l/ha Con cada litro de gas oíl utilizado se bombearon 90,3 m 3 de agua. El modelo de funcionamiento del sistema embalse, campaña 2001-2002, determinó que los volúmenes de salida del sistema embalse fueron más significativos que los volúmenes de entrada. El escurrimiento superficial es la variable de entrada de mayor preponderancia aportando el 64,2 % del total de las entradas, las precipitaciones en el embalse lo hacen en un 35,8 %. En la distribución de los egresos tiene una marcada influencia el volumen destinado a riego promediando valores del 75 % de las salidas. De esta manera, el 25 % restante se pierde un 16 % como evaporación desde el embalse y un 9 % como infiltración. La superficie potencial de riego del embalse en la campaña 2001-2002, fue de 250 ha, logrando una relación superficie irrigada-superficie embalsada de 1,35 según lo indica la dotación calculada. En la actual campaña por cada hectárea inundada regó 0,92 ha. La validación del modelo propuesto se fundamenta en la diferencia obtenida de 0,79 % entre el balance calculado por el modelo y la variación producida en la práctica en los niveles del embalse. 46 RCA. Rev. cient. agropecu. 7(1): 43-48 (2003)
Evaluación hidrológica de una presa para riego de arroz en Entre Ríos 100 90 80 70 Precipitación (mm) 60 50 40 30 20 10 0 10-Oct 7-Nov 5-Dic 2-Ene 30-Ene 27-Feb Figura 2. Precipitaciones en el ciclo del cultivo de arroz en la Estación Miraflores. Campaña 01/02 5,8 100 5,6 90 5,4 80 Altura (m) 5,2 5,0 4,8 4,6 70 60 50 40 30 Precipitaciones (mm) 4,4 20 4,2 10 4,0 0 04-Ene 18-Ene 01-Feb 15-Feb 01-Mar 15-Mar 29-Mar 12-Abr Figura 3. Precipitaciones y niveles en el embalse en la Estación Miraflores. Campaña 01/02 RCA. Rev. cient. agropecu. 7(1): 43-48 (2003) 47
Conclusiones La distribución de las salidas del embalse, en la campaña registrada, se deben en primer lugar a los volúmenes extraídos para el riego (75 %), luego los debidas a la evaporación que representan un 16 %, y finalmente un 9 % debido a la infiltración. Al ser la infiltración la única variable no calculada, se asume entonces que el máximo error posible es del 9 %. El mayor aporte para el sistema embalse se produjo a través del escurrimiento superficial alcanzando valores del 64,2 % del total, mientras que la precipitación producida en el embalse representó un valor promedio del 35,8 %. El modelo propuesto de funcionamiento del sistema embalse, se encuentra validado por lo observado a escala real, abriendo la posibilidad de implementarlo como una herramienta válida de simulación de los procesos hidrológicos. Referencias Bibliográficas BENAVÍDEZ, R.; CERANA, J.; DUARTE, O.; DÍAZ, E. (1999). Optimización del uso de agua en riego de arroz combinando fuentes (perforación y embalse) mediante empleo de un modelo matemático de simulación. XIV Congreso Latinoamericano de la Ciencia del Suelo CLACS-99. Pucón, Chile. pp 614. Extenso en CD-ROM. 6p. Carolina Brumatti, et al. BRUMATTI, C. M. P. (2002). Caracterización hidrológica e hidráulica de una presa de retención con destino a riego en la Provincia de Entre Ríos. Trabajo Final de Graduación. Facultad de Ciencias Agropecuarias. UNER. 44 p. CARÑEL, G.; BRIZUELA, A.; ROMERO, C. (2002 a). Estimación de área sembrada de arroz 2001-2002 en la provincia de Entre Ríos mediante teledetección y SIG. Resultados experimentales 2001-2002 INTA PROARROZ. Volumen XI. p. 39. CARÑEL, G. E.; DÍAZ, E. L.; DUARTE, O. C.; WILSON, M. G.; LENZI, L. (2002 b). Identificación y cuantificación de las presas para riego en la Provincia de Entre Ríos. Congreso Argentino de Presas. San Juan. 10 p. CHOW, V. T.; MAYDMENT, D.; MAYS, L. (1994). Hidrología Aplicada. Editorial Mac. Graw Hill. FONTANINI, P. (2001). Medición de la conductividad hidráulica saturada en suelos arroceros. Trabajo Final de Graduación- Facultad de Ciencias Agropecuarias - UNER. ITURBURU, J.; IRIGOYEN, M. (1996). Proyecto de represa para riego de arroz. Estab. Miraflores. Inédito. PLAN MAPA DE SUELOS, CONVENIO INTA-GOBIERNO DE ENTRE RÍOS (1991). Carta de Suelos de la República Argentina. Departamento Federación, Provincia de Entre Ríos. 48 RCA. Rev. cient. agropecu. 7(1): 43-48 (2003)