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Unformatted text preview: CAPTACIÓN Y ALMACENAMIENTO DE AGUA DE LLUVIA Con el cambio climático, que se traduce, entre otras manifestaciones, en un aumento de la temperatura media terrestre y una disminución de la precipitación total anual, los problemas de escasez de agua tenderán a agudizarse y a ampliarse, alcanzando zonas subhúmedas y húmedas. Ante esta situación que afecta negativamente las posibilidades de desarrollo económico y social de la población rural, la Oficina Regional de la FAO para la América Latina y el Caribe promueve el uso y el manejo eficiente del recurso hídrico con el fin de contribuir a mejorar las condiciones de disponibilidad de agua, especialmente en las zonas afectadas por déficit hídrico recurrente. El propósito de la presente publicación es justamente brindar orientación sobre los conceptos, estrategias y métodos acerca de cómo mejorar la captación y el aprovechamiento del agua en el medio rural, en particular donde la disponibilidad de este recurso es deficiente o descontinuada. La información se basa en innumerables experiencias desarrolladas por diferentes instituciones en los países de la región y en diversos estudios, informes, boletines y otras fuentes referidas al tema. Las opciones técnicas disponibles y con más posibilidades de aplicación y adopción de parte de los pequeños y medianos productores agropecuarios de la región han sido reunidas, organizadas, actualizadas y presentadas de manera sencilla y directa, fácilmente comprensible para un número amplio de usuarios. Esta publicación constituye un documento de campo que puede ser usado para orientar la selección y aplicación de técnicas y obras destinadas a mejorar la oferta de agua. CAPTACIÓN Y ALMACENAMIENTO DE AGUA DE LLUVIA El agua es una prioridad para la población rural de América Latina y el Caribe, principalmente en aquellas regiones donde las lluvias no son suficientes para cubrir las necesidades de agua. Opciones técnicas para la agricultura familiar en América Latina y el Caribe Opciones técnicas para la agricultura familiar en América Latina y el Caribe CAPTACIÓN Y ALMACENAMIENTO DE AGUA DE LLUVIA Opciones técnicas para la agricultura familiar en América Latina y el Caribe Santiago, Chile, abril de 2013 ORGANIZACIÓN DE LAS NACIONES UNIDAS PARA LA ALIMENTACIÓN Y LA AGRICULTURA OFICINA REGIONAL DE LA FAO PARA AMÉRICA LATINA Y EL CARIBE Participación del Fondo Internacional para el Desarrollo de la Agricultura (FIDA) y la Cooperación Suiza, mediante aporte financiero complementario Jan Van Wambeke, Oficial Principal de Tierras y Aguas de la Oficina Regional de la FAO para América Latina y el Caribe, coordinó y supervisó técnicamente la elaboración de esta publicación. Una versión preliminar del documento fue preparada por Matías Prieto Celi. A partir de ella, Marcos J. Vieira realizó un trabajo de síntesis, adecuación de contenidos, aporte de nuevos antecedentes y reescritura, todo lo cual le permitió generar la presente versión. Como parte de este proceso, visitó el Nordeste de Brasil, donde recabó información adicional y conoció experiencias relativas al tema que fueron incorporadas al documento. José Benites, Fernando Chanduvi, Horacio Merlet, Patricia Mejías y Pilar Román revisaron el producto y aportaron sugerencias y adecuaciones. Nelson González Loguercio mejoró el texto desde un punto de vista del lenguaje y se encargó de la edición del libro. Daniela Aravena reelaboró los dibujos, tomados de diferentes fuentes, para darles un estilo homogéneo. La portada fue realizada por Guillermo Grebe. El diseño y la diagramación del libro estuvieron a cargo de la empresa Simple Comunicación. La impresión la efectuó la Editora e Imprenta Maval Ltda. y tuvo un tiraje de 500 ejemplares. El video adjunto fue elaborado por la organización La Fabulosa Minga Sustentable y contó con la colaboración del Instituto de Investigaciones Agropecuarias (INIA), del Ministerio de Agricultura de Chile. Las denominaciones empleadas en este producto informativo y la forma en que aparecen presentados los datos que contiene no implican, por parte de la Organización de las Naciones Unidas para la Alimentación y la Agricultura (FAO) y del Fondo Internacional de Desarrollo Agrícola (FIDA), juicio alguno sobre la condición jurídica o nivel de desarrollo de países, territorios, ciudades o zonas, o de sus autoridades, ni respecto de la delimitación de sus fronteras o límites. La mención de empresas o productos de fabricantes en particular, estén o no patentados, no implica que la FAO y FIDA los aprueben o recomienden de preferencia a otros de naturaleza similar que no se mencionan. Las opiniones expresadas en este producto informativo son las de su(s) autor(es), y no reflejan necesariamente los puntos de vista o políticas de la FAO y FIDA. ISBN 978-92-5-307580-5 (edición impresa) E-ISBN 978-92-5-307581-2 (PDF) © FAO 2013 La FAO fomenta el uso, la reproducción y la difusión del material contenido en este producto informativo. Salvo que se indique lo contrario, se podrá copiar, imprimir y descargar el material con fines de estudio privado, investigación y docencia, o para su uso en productos o servicios no comerciales, siempre que se reconozca de forma adecuada a la FAO como la fuente y titular de los derechos de autor y que ello no implique en modo alguno que la FAO aprueba los puntos de vista, productos o servicios de los usuarios. Todas las solicitudes relativas a la traducción y los derechos de adaptación así como a la reventa y otros derechos de uso comercial deberán dirigirse a o a [email protected] Los productos de información de la FAO están disponibles en el sitio web de la Organización ( ) y pueden adquirirse mediante solicitud por correo electrónico a [email protected] Oficina Regional de la FAO para América Latina y el Caribe Av. Dag Hammarskjöld 3241.Vitacura, Santiago, Chile Teléfono: 56-2-29232100 - CAPTACIÓN Y ALMACENAMIENTO DE AGUA DE LLUVIA Opciones técnicas para la agricultura familiar en América Latina y el Caribe ÍNDICE PRESENTACIÓN 5 1. INTRODUCCIÓN 7 1.1 Objetivos de esta publicación 8 1.2 Consideraciones sobre la terminología 9 2. EL CICLO HIDROLÓGICO 11 3. EL AGUA EN LA FINCA 17 4. ESTRATEGIAS DE USO RACIONAL DEL AGUA 21 5. NECESIDADES DE AGUA EN LA FINCA 25 5.1 Consumo familiar de agua para uso doméstico 26 5.2 Consumo animal 27 5.3 Consumo vegetal 30 PRECIPITACIÓN APROVECHABLE 39 6.1 La lluvia con la que se puede contar (excedencia) 41 6.2 Precipitación efectiva 44 6.3 Lluvia de diseño para sistemas de captación de lluvia 48 ESTIMACIÓN DEL DÉFICIT DE AGUA 51 7.1 Balance de agua para consumo doméstico 52 7.2 Balance de agua para consumo animal 53 7.3 Balance de agua para consumo vegetal 55 ESTIMACIÓN DE LA ESCORRENTÍA SUPERFICIAL 59 8.1 Coeficiente de escorrentía superficial (C) 64 8.2 Eficiencia de la escorrentía superficial para captación 65 8.3 Tiempo de concentración (Tc) 66 8.4 Estimación de la escorrentía 66 8.5 Consideraciones sobre la determinación de la escorrentía superficial 74 RELACIÓN ENTRE ÁREA DE CAPTACIÓN Y ÁREA DE CULTIVO 75 9.1 Cálculo del área de captación (CAPT) necesaria 77 9.2 Diferencias entre las características del suelo del área de captación y el área de cultivo 80 9.3 Cuidados en el área de captación 85 6. 7. 8. 9. CAPTACIÓN Y ALMACENAMIENTO DE AGUA DE LLUVIA Opciones técnicas para la agricultura familiar en América Latina y el Caribe 10. TÉCNICAS DE CAPTACIÓN DE AGUA DE LLUVIA 87 11. DESCRIPCIÓN DE TÉCNICAS PARA AHORRAR AGUA 97 12. TÉCNICAS DE MICROCAPTACIÓN 111 13. CAPTACIÓN EXTERNA AL TERRENO DE CULTIVO 151 14. CAPTACIÓN DE AGUA DE LLUVIA DE TECHOS Y OTRAS ÁREAS DE ESCURRIMIENTO 183 14.1 Captación de agua de lluvia de techos 184 14.2 Captación de estructuras impermeables superficiales 188 14.3 Dimensionamiento de la captación y almacenamiento 192 15. CAPTACIÓN DE AGUA DE LA NAPA FREÁTICA 195 16. CAPTACIÓN DE NIEBLA 217 16.1 La niebla como fuente de agua 218 16.2 Condiciones para el aprovechamiento de la niebla 219 16.3 Captación de la niebla 220 16.4 Elementos de costo y posibilidades de implementación 221 16.5 Ejemplos de la utilización de la práctica 221 17. ESTRUCTURAS DE ALMACENAMIENTO DE AGUA 17.1 Criterios para la selección de la estructura de almacenamiento 224 17.2 Reducción de las pérdidas de agua en el almacenamiento 227 17.3 Construcción de estructuras de almacenamiento 228 17.4 Revestimientos de áreas de captación y de almacenaje 252 18. RECOMENDACIONES 255 18.1 De carácter estratégico 256 18.2 De carácter técnico-institucional 257 18.3 De carácter político-institucional 257 REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS 259 ANEXOS 265 VIDEO en DVD): “Captación y almacenamiento de agua de lluvia - El ejemplo de una experiencia en Chile” 4 223 PRESENTACIÓN CAPTACIÓN Y ALMACENAMIENTO DE AGUA DE LLUVIA Opciones técnicas para la agricultura familiar en América Latina y el Caribe La Oficina Regional de la FAO para la América Latina y el Caribe promueve el uso y el manejo eficiente del recurso hídrico, sobre todo en aquellas zonas donde el agua es escasa. Igualmente, otras agencias internacionales de desarrollo, multilaterales o bilaterales, así como instituciones de los gobiernos y ONG han venido trabajando para mejorar las condiciones de disponibilidad de agua en las zonas afectadas por déficit hídrico recurrente en la región. Hay numerosas experiencias sobre el tema de captación y almacenamiento de agua de lluvia. Esta publicación intenta reunir, organizar, reproducir y actualizar aquellas técnicas disponibles y con mayores posibilidades de adopción y aplicación por los pequeños agricultores latinoamericanos. Esta publicación es, por lo tanto, una presentación reorganizada y actualizada de información obtenida de experiencias, informes de eventos, estudios, manuales, boletines y cartillas, entre otras fuentes, con el fin de contribuir a dar a las técnicas de captación y almacenamiento de agua de lluvia una divulgación más amplia y hacerlas más accesibles a un número mayor de personas, principalmente técnicos de campo y pequeños agricultores. De algunas de estas fuentes se utilizan datos, figuras, detalles constructivos y cálculos de costos, tal como han sido publicados o con algunas adaptaciones. Por el volumen y la relevancia de la información aportada, las siguientes publicaciones merecen ser mencionadas: » Evapotranspiración del cultivo: Guías para la determinación de los requerimientos de agua de los cultivos. Estudio FAO Riego y Drenaje, 56. FAO, Roma, 2006. Autores: ALLEN, Richard G.; PEREIRA, Luis S.; RAES, Dirk y SMITH, Martin. » Manual de captación y aprovechamiento del agua de lluvia. Tomo I: Bases Técnicas y Experiencias en África y Asia. Oficina Regional de la FAO para América Latina y el Caribe. Santiago, Chile, 1996. (Serie Zonas Áridas y Semiáridas 11). Autores: CRITCHLEY, Will y SIEGERT, Klaus. » Manual de captación y aprovechamiento del agua de lluvia. Tomo II. Experiencias en América Latina. PNUMA - Oficina Regional de la FAO para América Latina y el Caribe. Santiago de Chile, 2000. (Serie Zonas Áridas y Semiáridas 13). Autores: Varios, por temas y capítulos (Reunión de expertos). » Potencialidades da água de chuva no semi-árido brasileiro. EMBRAPA Semi-Árido, Petrolina, 2007, 179 p. Editores Técnicos: BRITO, Luiza T. L.; MOURA, Magna S. B. de; GAMA, Gislene F. B. Autores: Varios, por temas y capítulos. A los autores, instituciones y países que han aportado resultados y experiencias para esta publicación se les reconoce y agradece su contribución. 6 1. INTRODUCCIÓN CAPTACIÓN Y ALMACENAMIENTO DE AGUA DE LLUVIA Opciones técnicas para la agricultura familiar en América Latina y el Caribe El agua es un recurso vital para la producción vegetal y animal. Los seres vivos están más adaptados a sobrevivir con escasez de alimentos que con falta de agua. Esta importancia no solamente tiene que ver con las funciones metabólicas del agua para las plantas y animales (estructurales, transporte de solutos, turgencia celular, participación en reacciones y ciclos, etc.), sino también con sus características dinámicas en estos procesos metabólicos. La velocidad con que se puede pasar de una situación de disponibilidad plena hacia una situación de escasez de agua es mayor que en el caso de los nutrientes esenciales. Por ejemplo, un suelo no pasa de rico en nutrientes a una condición de deficiente en pocos días, pero la disponibilidad de agua sí. A excepción de algunas especies, no hay almacenamiento de reserva de agua de largo plazo en el organismo: su consumo ocurre casi en tiempo real, en la medida que se necesita. Una planta puede estar en plena actividad hídrica a las diez de la mañana y cuatro horas después presentar déficit, si no se mantiene el flujo de agua del suelo. Esta característica dinámica de la disponibilidad hídrica es todavía más importante en la medida que las condiciones climáticas, principalmente la precipitación, son inciertas. El agua disponible, si no es aprovechada inmediatamente o almacenada para uso posterior, fluye hacia fuera de la zona de interés y alcance del agricultor y su familia (su vivienda, establo, cultivo, pasto, finca o parcela) y pasa a otras fases y componentes del ciclo hidrológico (napa freática, escorrentía, cauces de arroyos y ríos, atmósfera). Además, hay que considerar que muchos de los demás factores de producción son “agua dependientes”, como la solubilidad y movilidad de nutrientes en el suelo; la absorción de éstos por las plantas; la regulación de la temperatura del suelo, del aire y de las plantas y animales; la consistencia del suelo y la resistencia que opone al crecimiento radicular, entre otros. Bajo la perspectiva del calentamiento global, el problema de la escasez de agua tiende a empeorar en aquellas regiones en las que ya se presenta déficit, sea por la tendencia de reducción de los niveles de precipitación o por el aumento de los niveles de evaporación y transpiración. De esta manera, el problema en la región podría extenderse y agudizarse, alcanzando zonas actualmente subhúmedas y húmedas. Todo lo anterior determina que el tema del agua y su manejo adecuado sea una prioridad para la población rural de América Latina y el Caribe, principalmente en aquellas situaciones donde las lluvias no son suficientes para cubrir las necesidades de forma continuada. 1.1 Objetivos de esta publicación Esta publicación ha sido especialmente concebida para ser usada como documento de campo, dirigido a los profesionales extensionistas que trabajan con la pequeña agricultura familiar, en condiciones donde el agua es un factor limitante para la producción animal y vegetal. Brinda orientaciones sobre los conceptos, estrategias y métodos acerca de cómo mejorar la captación y el aprovechamiento del agua en el medio rural, sobre todo donde la disponibilidad de este recurso es deficiente o descontinuada. 8 CAPTACIÓN Y ALMACENAMIENTO DE AGUA DE LLUVIA Opciones técnicas para la agricultura familiar en América Latina y el Caribe Esta publicación incluye los siguientes aspectos: » Visualización y comprensión de los conceptos, roles, destinos y comportamiento del agua en un territorio -vivienda, finca (suelo, cultivos, animales) o cuenca hidrográfica- para mejorar las condiciones de planificación de su utilización. » Identificación y cuantificación del déficit hídrico: los casos en que la precipitación no es suficiente para cubrir las necesidades de agua de humanos, animales y plantas y se requiera complementar la demanda. » Análisis de las estrategias y posibilidades para adecuar los sistemas productivos a la disponibilidad de agua y/o para captar y abastecer la cantidad que falte. » Análisis de las diferentes formas para recoger y almacenar agua de lluvia con diferentes finalidades (uso doméstico, tomando las precauciones sanitarias correspondientes; producción animal y vegetal). » Orientación para la selección, diseño, construcción, operación, mantenimiento y aplicación de técnicas y obras para mejorar la captación y la oferta de agua para los cultivos, animales y uso doméstico rural. » Referencias sobre fuentes de información y complementos técnico-científicos de los temas tratados. Esta publicación busca entregar herramientas a los extensionistas que trabajan en zonas con deficiencia hídrica que los ayuden a comprender, analizar y planificar soluciones para mejorar la convivencia de los pobladores con su territorio, reducir la escasez de agua y, de esta manera, mejorar la calidad de vida de las comunidades atendidas. Por esta razón, si bien los temas se abordan técnicamente, se utiliza un lenguaje sencillo y directo, fácilmente comprensible para un número amplio de usuarios. 1.2 Consideraciones sobre la terminología En esta publicación se entiende por captación y aprovechamiento del agua de lluvia todo tipo de esfuerzo técnico, simple o complejo, surgido de la iniciativa de los agricultores o desarrollado científicamente, para aumentar la cantidad de agua de lluvia que se almacena en el suelo o en estructuras construidas, de tal manera que pueda ser utilizada posteriormente, bajo condiciones de déficit de lluvias. Cada tipo de superficie receptora de la lluvia presenta una capacidad de infiltración y de retención del agua (suelo bajo cubierta de vegetación o rastrojos, suelo desnudo, suelo profundo o delgado, terreno rocoso, techos de construcciones, caminos, patios impermeabilizados, etc.). Cualquier técnica utilizada para aumentar la cantidad de agua retenida puede ser considerada como de captación y aprovechamiento de agua de lluvia, independientemente del uso que se le otorgue. Inclusive, las prácticas para aumentar la infiltración del agua en el suelo y abastecer la napa freática pueden ser consideradas como captación de lluvia, puesto que este caudal abastecerá los manantiales de la zona y aumentará la oferta de agua a largo plazo. 9 CAPTACIÓN Y ALMACENAMIENTO DE AGUA DE LLUVIA Opciones técnicas para la agricultura familiar en América Latina y el Caribe En la presente publicación se presentan y discuten técnicas que se utilizan para mejorar la disponibilidad de agua en épocas en que la lluvia es insuficiente para cubrir las necesidades de la finca. Sin embargo, no trata de las técnicas inherentes a los diferentes tipos de usos del agua captada, sobre todo sistemas de riego, sean estos pequeños huertos caseros o grandes irrigaciones, por estar ampliamente difundidas. FIGURA 1: Sistema de macrocaptación de escorrentía de caminos y torrentes, con almacenamiento en tanques excavados “tipo trinchera” para abrevadero de animales, principalmente cabras, o para utilización en pequeños sistemas de riego. Promovido por el Instituto Regional de Pequeña Propiedad Apropiada - IRPAA, Sobradinho, Brasil. Foto: Marcos J. Vieira. 10 2. EL CICLO HIDROLÓGICO Opciones técnicas para la agricultura familiar en América Latina y el Caribe CAPTACIÓN Y ALMACENAMIENTO DE AGUA DE LLUVIA Toda el agua disponible en el planeta es parte de un ciclo (Figura 2-I). El desarrollo de la ciencia y de la tecnología para uso y manejo del agua deben orientarse a la búsqueda de un mejor aprovechamiento de este recurso en sus diversas fases y formas dentro del ciclo hidrológico. FIGURA 2-I: Ciclo hidrológico simplificado con sus componentes y fases. Condensación Precipitación Evaporación + transpiración Evaporación Infiltración Escorrentía Percolación Almacenamiento Nivel freático Absorción Agua libre El ciclo presenta diferencias cuantitativas y cualitativas en sus diversos componentes y fases, conforme la región o zona y hay que aprender a convivir con sus características naturales. Por esta razón es importante revisarlo e indicar los posibles cambios provocados por el manejo y uso de las tierras. El agua es esencial para la vida y su escasez afecta negativa y profundamente las posibilidades de desarrollo de una región. Sin agua disponible todo el tiempo, quedan comprometidas las posibilidades de progreso económico y bienestar. Por otro lado, el exceso de agua también puede causar severos daños a la producción y la...
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