New method for monitoring soil water infiltration rates applied to a disc infiltrometer

The definitive version is available at: http://www.sciencedirect.com/science/journal/00221694. - 8 Pages, 8 Figures, 3 Tables.Disc infiltrometers commonly use low-capacity water-supply reservoirs made of small diameter tubes. This reservoir geometry allows accurate measurements of water levels, but makes it necessary to stop the infiltration measurements to refill the water-supply reservoir when long-term infiltration experiments are conducted. The purpose of this study is to determine if a double Mariotte system provides accurate infiltration rate data from disc infiltrometer. To this end, infiltration rates (Q) is calculated from the head losses (ΔHT) produced by the water flowing along a flexible silicone pipe that connects a high-capacity water-supply reservoir and the disc of the infiltrometer. The method was calibrated in the laboratory using 2- and 3-mm internal diameter (i.d.) and 50- and 100-cm-long silicone pipes by comparing the measured ΔHT with the corresponding theoretical values, for different Q measured from the drop in water level in the water-supply reservoir. This method was next applied to field conditions, where the infiltration rates (at four supply pressure heads in five different soils) measured from the water-level drop in the water-supply reservoir of a double Mariotte disc infiltrometer (using 2- and 3-mm-i.d. and 100-cm-long silicone pipes) were compared with the corresponding values calculated from ΔHT measured in the Mariotte tube. An excellent correlation was found in the laboratory experiment between the calculated and the measured ΔHT (r2 = 0.99), and between Q measured from the water-supply reservoir and that calculated from the measured ΔHT (r2 = 0.99). In the field experiments, excellent correlation was shown between the infiltration rates measured from the water-level drop in the water-supply reservoir and the corresponding values calculated from the ΔHT measured in the Mariotte tube. This correspondence indicated that this method would be a consistent alternative to the standard procedure used in the disc infiltrometry technique.This research was supported by the Ministerio de Ciencia e Innovación of Spain (Grants AGL2007-66320-CO2-02/AGR; 200840I214).Peer reviewe

Estimation of water content profiles by inverse analysis of TDR waveforms: application to infer soil hydraulic properties

La medida de las propiedades hidráulicas del suelo, curva de retención (θ(ψ)) y conductividad hidráulica (K) tiene una importancia fundamental para la simulación de procesos hidrológicos. La técnica de Reflectometría de Dominio Temporal (TDR) es una herramienta ampliamente utilizada para la medida no destructiva de contenido volumétrico de agua en el suelo (θ) y de conductividad eléctrica (σ). El objetivo de este trabajo es desarrollar una nueva metodología basada en el uso de la técnica TDR para estimar las propiedades hidráulicas del suelo (α, n and K) por análisis inverso de la dinámica de los perfiles de humedad (WCPs ) durante un proceso de infiltración de agua. Los WCPs se estiman a partir del análisis inverso de ondas TDR empleando un modelo físico de propagación electromagnética. Posteriormente, los parámetros α, n and K se calculan empleando una interfaz HYDRUS-1D-Matlab por medio del análisis inverso de los TDR-WCPs. Esta interfaz calcula los parámetros hidráulicos a partir del mejor ajuste entre los TDR-WCP registrados y los simulados por HYDRUS-1D. Para este fin, se emplea el método de optimización de fuerza bruta, el cual permite barrer un rango amplio de parámetros hidráulicos. El método fue probado en tres medios porosos distintos (tierra franca tamizada a 2 mm, arena y microesferas de vidrio) durante un proceso de infiltración. Las propiedades hidráulicas estimadas con este método se compararon con aquellas medidas en los mismos medios porosos empleando técnicas convencionales de laboratorio: cámaras de presión-TDR y mini-infiltrómetro de disco. Aunque se obtuvieron resultados satisfactorios para la mediad de K, los resultados obtenidos para la medida de n y α fueron imprecisos. Estas discrepancias se pueden atribuir a las siguientes causas (i) el uso de una función unimodal en lugar de una bimodal en HYDRUS-1D; (ii) el fenómeno de histéresis del suelo; (iii) incertidumbres en la función “puente” empleada para estimar WCP a partir del modelo de simulación de ondas TDR. Este método necesita nuevos esfuerzos para mejorar su precisión y así poder probarse en muestras de suelo inalterado

Evolución histórica de la eficiencia técnica de los embalses en España

La hipótesis de partida de este trabajo establece que la ley de rendimientos decrecientes se cumple para la construcción de los embalses españoles, es decir, que los ingresos marginales de los embalses que se construyen sucesivamente tienden a disminuir. Se plantea una metodología simplificada de trabajo consistente en la definición de diversos parámetros de eficiencia técnica para estudiar su evolución histórica. Los resultados indican en general un aumento de eficiencia técnica en la construcción de presas hasta el año 1970 aproximadamente, y una disminución desde 1970 hasta la actualidad. La observación conjunta de las tendencias históricas de los diversos parámetros de eficiencia permite verificar indiciariamente que la ley de rendimientos decrecientes se cumple para la construcción de embalses en España.Al profesor Pedro Arrojo Agudo, transmisor de la idea inicial que dio lugar a este trabajo

Simulación hidráulica esquematizada de los canales principales de la Comunidad General de Riegos del Alto Aragón mediante el programa informático HEC-RAS

El objetivo de este estudio es realizar una simulación hidráulica esquematizada de canales principales de la Comunidad General de Riegos del Alto Aragón y estudiar una serie de situaciones rutinarias y excepcionales. La información topográfica y geométrica se caracteriza a partir de la información aportada por la propia Comunidad General de Riegos del Alto Aragón y por la Confederación Hidrográfica del Ebro. Se estudia su capacidad de transporte así como los tiempos de tránsito del suministro desde las diversas cabeceras del sistema. Además, se simula hidráulicamente una hipotética rotura del Acueducto de Tardienta, estudiando la cantidad de agua que se vierte en la rotura en función del tiempo de reacción en el cierre de compuertas

Dimensionado óptimo con EPANET de redes de riego a presión

Este trabajo Fin de Grado ha consistido en la aplicación del módulo WaterNetGen del programa de cálculo hidráulico EPANET para el dimensionado de redes de riego a presión. En primer lugar se realizará un estudio detallado de los fundamentos del dimensionado de redes de riego presurizadas y las distintas estrategias para abordarlo. Se estudiará a fondo el manejo del programa EPANET y de su módulo WaterNetGen destinado al dimensionado de redes mediante el llamado algoritmo de recocido simulado (simulated annealing). En este proyecto se realizará el dimensionado de una red de prueba, de tan solo cinco tramos, que permita un primer acercamiento al programa EPANET y su módulo WaterNetGen. Tras esto se realizará el dimensionado completo de una red real de riego a presión situada en Fonz, dentro de los regadíos de La Litera Alta (Huesca), formada por 95 tramos que abastecen una superficie de unas 1000 hectáreas. El resultado será comparado con el obtenido previamente a través de otros métodos de dimensionado. A continuación, se dimensionarán un total de nueve redes colectivas de riego a presión previamente dimensionadas con el método de la serie económica y con el método recursivo. Como en el caso anterior se compararán los resultados obtenidos con los diferentes métodos. Finalmente, se discutirán las ventajas y desventajas de la utilización de WaterNetGen para el dimensionado de redes de riego a presión. Entre las ventajas, destaca su gratuidad y sus buenos resultados. Como desventaja se encuentra el hecho de que es una herramienta orientada al dimensionado de redes de abastacemiento urbano, por lo que no contempla algunas especificidades de las redes de riego, que deben ser introducidas artificiosamente. De los resultados obtenidos, se concluirá que WaterNetGen ofrece buenos resultados para el dimensionado, al nivel de otros métodos usuales, por lo que se puede considerar una herramienta válida para el dimensionado de redes colectivas de riego a presión

Efecto de la presión sobre la uniformidad de un riego por aspersión fija en Sangarrén (Huesca).

El objetivo general de este trabajo consiste en estudiar la influencia que ejerce la presión del agua sobre los parámetros de uniformidad en el riego por aspersión en cobertura fijaCon el fin de lograr este objetivo general, se llevará a cabo una evaluación del sistema de riego para diferentes valores de presión del agua. En la primera evaluación la presión será de 3,9 bar, en la segunda de 3,5 bar y en la tercera de 3 bar. La finca objeto de estudio se sitúa en la provincia de Huesca, en el municipio de Sangarrén, y cuenta con un grupo motobomba propio, lo que permite ajustar fácilmente la presión de riego mediante la válvula de regulación del bombeo.Las evaluaciones se llevarán a cabo siguiendo los procedimientos establecidos en la literatura de referencia, especialmente en el trabajo de Tarjuelo (1995), el cual se basa en el análisis de la variabilidad espacial de la pluviometría mediante la instalación de un conjunto de vasos en una disposición de cuadrícula en el campo.A partir de los registros pluviométricos obtenidos, se generarán gráficos tridimensionales que permitirán visualizar el grado de uniformidad de los riegos aplicados.Para cada evaluación, se calcularán los siguientes parámetros: uniformidad de distribución (UD), coeficiente de uniformidad (CU), eficiencia potencial de riego (EPR), valor medio recogido (VMR) y valor medio aplicado (VMA). Se analizará la influencia de la presión del agua de riego en cada uno de estos parámetros.Se representará gráficamente la influencia de la presión sobre cada uno de los parámetros calculados, con el propósito de determinar la presión mínima de trabajo más adecuada para el riego.Se concluye que en la finca estudiada no es aconsejable reducir la presión de alimentación, por su posible efecto en la producción. En fincas con un sistema de riego similar, si la presión es muy elevada se recomienda valorar una reducción a 3.9 bar si se desea ahorrar energía, ya que la uniformidad resulta adecuada.<br /

ANÁLISIS DE SENSIBILIDAD DEL ESTUDIO DE REGULACIÓN DEL RECRECIMIENTO DEL EMBALSE DE YESA

El aumento del consumo de agua para riego, industria y abastecimiento hacen necesaria la planificación o gestión integrada de los recursos hídricos para tratar de satisfacer estas necesidades sin que se produzca una limitación de dicho recurso. La zona regable del Canal de Bardenas comprende un amplio territorio cuyas demandas hídricas tienen una finalidad de riego principalmente. Este sistema cuenta con el Canal de las Bardenas, como canal principal para el transporte de agua, con acequias derivadas y con embalses de regulación interna para la gestión del agua, siendo el embalse de Yesa la cabecera de este sistema ya que en él se almacena el agua del río Aragón y se distribuye a través de las demás infraestructuras hasta llegar a sus lugares de consumo. En la actualidad se está llevando a cabo el recrecimiento del embalse de Yesa con el fin de almacenar mayor cantidad de agua para aumentar las garantías de suministro de las distintas demandas. El objetivo de este estudio consiste en cuantificar la influencia que tienen determinadas variables en el embalse de Yesa (sin recrecer y con recrecimiento) y sobre la regulación de los recursos hídricos del sistema de las Bardenas. Las variables analizadas han sido la disminución de las aportaciones del río Aragón debido al efecto del Cambio Climático y cómo afectan a las garantías de suministro, el efecto que producen distintas evaporaciones sobre las garantías de suministro, y el efecto sobre las garantías de suministro al variar los consumos de agua de las diferentes demandas o la dotación del sistema. Este análisis se ha realizado mediante el programa Aquatool el cual funciona como un sistema de soporte a la decisión (SSD) para la planificación y gestión de recursos hídricos. Esta aplicación sirve para editar, simular, revisar y analizar los modelos de simulación de gestión de cuencas, así como los modelos de simulación de calidad de aguas. Con los resultados obtenidos mediante este programa se han establecido diferentes grados de utilidad de las actuaciones proyectadas en el sistema de Bardenas en función de los valores que han adoptado las variables analizadas.<br /

Construcción, caracterización hidráulica y estudio de aplicación de una bomba de ariete para el riego de una finca agrícola

La bomba de ariete es un sistema de impulsión que aprovecha la energía potencial gravitatoria del agua para la elevación de una porción de la misma, mediante la transformación de la energía potencial, primero, en energía cinética y posteriormente en ondas de presión, conocidas como golpes de ariete. La bomba de ariete ha estado en desuso en los países desarrollados durante el siglo XX, debido a los bajos costes de la electricidad y de los combustibles fósiles. Por otra parte, su campo de aplicación es limitado, ya que requiere una cantidad excedentaria de agua capaz de ceder su energía potencial al agua impulsada. No obstante, la bomba de ariete continúa presente, ya sea en países en vías de desarrollo o bien en determinados usos agrícolas a pequeña escala en países desarrollados, donde se suele utilizar por razones de sensibilidad ambiental, o también por ahorro de costes energéticos, siempre en lugares donde se puedan dar las condiciones apropiadas. Por ello, desde el documento que tienes entre tus manos se ha realizado un trabajo de consulta bibliográfica sobre el funcionamiento y los aspectos relacionados con las bombas de ariete, además de construir y caracterizar hidráulicamente un prototipo realizado mediante piezas de fontanería, para después estudiar teóricamente su aplicación al riego de una finca agrícola

Análisis de sensibilidad del estudio de regulación del embalse de Almudévar (Huesca)

Las necesidades de agua para las zonas urbanas, la agricultura, la industria, las explotaciones ganaderas y las necesidades ecológicas van en constante aumento y la cantidad de agua permanece poco variable haciendo obligatoria una planificación y gestión más eficiente del recurso para satisfacer la demanda de agua en la mayor cuantía posible sin causar limitación. El embalse de Almudévar es un embalse de regulación interna o embalse lateral cuya función es incrementar el control sobre el río Cinca y junto con el agua excedente del rio Gállego se disponga de mayor volumen de agua para atender la demanda generada por el aumento de la zona regable en el territorio de Riegos del Alto Aragón. El embalse de Almudévar carece de cuenca propia, pero se abastece desde el canal de Cinca y del embalse de la Sotonera, su máxima capacidad al finalizar su construcción será de 170 hm³.El objetivo de este estudio es cuantificar la sensibilidad en los resultados del cálculo de las garantías de suministro que proporciona el embalse cuando se modifican variables de la gestión del agua en el sistema Gállego-Cinca. Se modifican los aportes, demandas de agua y las infraestructuras disponibles (sin el embalse de Biscarrués, sin Biscarrués ni Almudévar, con el canal de Ardisa recrecido y sin la zona regable de Monegros II).Este análisis se ha realizado mediante el programa Informático AQUATOOLDMA el cual funciona como un sistema de soporte a la decisión (SSD) para la planificación y gestión de recursos hídricos. En dicho programa se puede editar, simular, revisar y analizar los modelos de gestión de cuencas, así como los modelos de simulación de calidad de aguas. Los resultados obtenidos mediante este programa, en forma de garantías de suministro de las demandas del sistema, han sido de utilidad para las actuaciones proyectadas en la regulación del embalse de Almudévar en función de las variables que se han modificado, comparado y analizado.Palabras clave: AQUATOOLDMA, embalse de Almudévar, garantía, necesidades ecológicas, simular.<br /

Análisis de la evolución histórica de las aportaciones hídricas anuales de los ríos españoles.

El impacto del cambio climático está condicionando el volumen de los recursos hídricos disponibles en España y las previsiones oficiales establecen escenarios negativos sobre la futura demanda del agua. Se estima una ligera disminución de las precipitaciones con un aumento del número de situaciones de gota fría y lluvias torrenciales, además de un incremento de la temperatura media. Se hace palpable la necesidad de implantar medidas que consigan disminuir y optimizar el consumo de los recursos hídricos. Dicha gestión necesitará la estimación de las aportaciones de los ríos de la península con objeto de dilucidar una tendencia y preparar un escenario futuro sobre el que se asienten los próximos planes nacionales hidrográficos. El estudio ha analizado las tendencias históricas de las aportaciones de los principales ríos españoles valorando el grado de afección de los distintos factores externos sobre su evolución. El principal resultado ha sido una sensible disminución de los aportes totales marcada por un aumento del consumo de los cultivos de regadío. La respuesta de cada cuenca ha venido determinada por la estabilidad y abundancia de sus precipitaciones y su capacidad de establecer nuevos cultivos provocando un empeoramiento del comportamiento hídrico hacia el sureste de la península ibérica. Palabras clave: demanda hídrica, tendencia, regadío, evolución, cuencas hidrográficas.<br /