Optimización de la productividad del agua en zonas regables mediante una herramienta de simulación del sistema hidráulico, agrario y económico

Este trabajo presenta una aplicación de la herramienta de simulación CINTEGRAL que permite adaptar el diseño de la red de riego a la realidad agraria local de las zonas regables (meteorología, suelos, cultivos y productividad global). Se estudian las condiciones locales (meteorología, suelos y cultivos) de una zona regable del Valle Medio del Ebro cuya red se ha diseñado de forma estándar. Se analiza el efecto de la variabilidad meteorológica y de diferentes alternativas de gestión del riego sobre la productividad global de la zona. Se discuten las diferencias en producción y productividad global de la zona bajo tres alternativas de gestión del riego: 1) gestión a la demanda, 2) gestión en turnos de riego coincidentes con pisos de presión, y 3) gestión en dos redes independientes. Los resultados obtenidos muestran un efecto claro de la variabilidad meteorológica sobre los ingresos brutos, ingresos netos y la factura eléctrica. La gestión del riego en turnos ajustados en función de la presión requerida permite ahorrar el 22% en la factura eléctrica respecto de la gestión del riego a la demanda. Sin embargo, las producciones se ven afectadas de forma muy notable, reduciendo notablemente la productividad de la zona. Para mantener la productividad con un riego a turnos es necesario realizar modificaciones en el diseño original de la red. Por lo tanto, en esta zona la gestión en turnos coincidentes con pisos de presión no mejora los ingresos netos. La división de la red global en dos sub redes independientes de riego reduce la factura eléctrica en un 20% y además mantiene los niveles de producción, por lo que los ingresos netos se incrementan en un 9%

A simulation tool to optimize the management of modernized infrastructures in collective and on-farm irrigation systems

Irrigated areas face new, pressing challenges due to escalating energy costs for pumping, increasing cost of seeds, fertilizers and agrochemicals, volatility of agricultural commodities, pressure of environmental regulations, water scarcity and mounting cost of irrigation infrastructure investments. At the same time, from the technical standpoint, farmers can chose from a wide array of irrigation design and operation alternatives for collective and on-farm systems, with variable effects on crop yield and profitability. These factors are often subjected to quick changes, complicating decision making. Simulation models have proven useful to support decision making in irrigation infrastructure, water / energy use, crop agronomy and soil management. In this research, new capacities of the Ador-Simulation software are reported, targeting comprehensive analyses of irrigation modernization. The model implements additional on-farm irrigation methods (low-pressure solid-set, center-pivot and drip irrigation); crop intensification (double cropping in the same season); and crop response to different on-farm irrigation management options (timing and frequency). Model performance was verified using a set of theoretical case studies. Finally, the model was applied to the optimization of irrigation design and management (water and energy) in the Bardenas XI project of northeastern Spain. Water application in center-pivot and drip irrigation were simulated using a normal distribution characterized by a user-defined Distribution Uniformity. In center-pivot, the application depth was randomized in every irrigation event, reproducing the random nature of wind disturbances. In drip irrigation, the application depth followed the same random distribution in all irrigation events, reproducing the deterministic effect of manufacturing and hydraulic variability. According to the literature, the effect of irrigation timing was treated differently for two key sprinkler irrigated crops: corn and alfalfa. Differences in water application and crop yield between on-farm methods resulted in different gross and net income. In the Bardenas XI project, irrigation performance indicators showed different patterns of inter-annual variability. Deep percolation was strongly affected by the amount of seasonal precipitation and by Distribution Uniformity. Indicators at the plot level were strongly determined by the on-farm irrigation method, the soil type, and the crop. In the conditions of Bardenas XI, the design option without pumping station was the most adequate. Natural pressure proved sufficient for a combination of low-pressure sprinkler irrigation, pivot and drip irrigation methods, distributed throughout the irrigated area. Escalating energy costs emphasize the need for careful assessment of pumping requirements at the design phase of irrigation projects

Simulation of basin irrigation scheduling as a function of discharge and leveling

Se realizó una simulación de una programación de riegos para varios casos con riego por inundación mediante un modelo hidrodinámico bidimensional. La programación se realizó para dos cultivos y dos localidades. Los cultivos fueron trigo y alfalfa, y las localidades fueron Zaragoza y Daroca con evapotranspiración de referencia de 1.194 y 926 mm año elevado a-1, respectivamente. Se consideraron dos variables de riego, relacionados con el diseño y el manejo. La primera de las variables fue el caudal de riego, para el que se consideraron valores de 0,05 a 0,20 m3 s elevado a -1. La calidad de la explanación, cuantificada con la desviación estándar de la elevación del terreno (SD), fue la segunda variable utilizada. Se utilizaron valores de SD de 0 a 30 mm. Los resultados indicaron que el aumento del caudal de 0,05 a 0,20 m3 s elevado a -1 reduce el número de riegos estacionales en un 32% en promedio. En cuanto a la explanación, si se mejorara la SD de 30 a 0 mm, el número de riegos estacionales se reduciría en un 22%. Un bajo caudal de riego y una mala calidad de la explanación se traducen en una baja eficiencia del riego por inundación que produce un volumen importante de pérdidas por percolación profunda