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UNIVERSIDAD DE LLEIDA (2004)

MODELO DE SIMULACIÓN DE FLUJOS DE AGUA PARA LA TOMA DE DECISIONES EN LA MODERNIZACIÓN Y GESTIÓN DE COMUNIDADES DE REGANTES

LECINA BRAU SERGIO

Titre : MODELO DE SIMULACIÓN DE FLUJOS DE AGUA PARA LA TOMA DE DECISIONES EN LA MODERNIZACIÓN Y GESTIÓN DE COMUNIDADES DE REGANTES

Auteur : LECINA BRAU SERGIO

Université de soutenance : UNIVERSIDAD DE LLEIDA

Grade : TESIS DOCTORALES 2004

Résumé
La mejora de la productividad del agua de riego resulta imprescindible para responder a la mayor demanda de alimentos derivada del incremento de la población mundial. Para conseguirlo es necesario modernizar los regadíos mediante actuaciones tanto en sus infraestructuras como en sus modos de gestión. Ello contribuirá además a la sostenibilidad económica, social y medioambiental de las zonas regables. Tanto en la planificación como en la gestión del regadío el conocimiento preciso de la evapotranspiración de los cultivos resulta esencial. En el Capítulo 2 de esta Tesis se ha comprobado la precisión en la estima de la evapotranspiración de referencia (ET0) diaria mediante la ecuación de Penman-Monteith bajo las condiciones semiáridas del valle del Ebro y del Guadalquivir (España). Se ha evaluado el uso de valores fijos (70 s m-1) frente a valores variables de resistencia del cultivo (rc). Los valores variables de rc se obtuvieron a partir de dos modelos, el de Katerji y Perrier, y el de Todorovic. Los resultados obtenidos indicaron como el uso de un valor fijo de rc, tal como propone la metodología de la FAO, proporciona estimas suficientemente precisas de la ET0 diaria a partir de datos meteorológicos medios diarios. En el caso de estimar la ET0 diaria a partir de la suma de la ET0 horaria, el uso de una rc variable calculada con el modelo de Todorovic produce ligeras mejoras en la estimación. Así pues, la metodología de la FAO para el cálculo de la ET0 diaria a partir de datos meteorológicos medios diarios se utilizó en la evaluación del regadío de la Comunidad de Regantes V (CRV) del Canal de Bardenas, situada en el valle del Ebro (Capítulo 3). El diagnóstico de la situación actual de una zona regable constituye el paso previo a su modernización. Para ello se llevó a cabo una intensa campaña de campo para la evaluación de riegos y el muestreo de suelos. Los resultados obtenidos indicaron que la eficiencia de aplicación (AE) media es baja (49 %), debido a la predominantemente escasa profundidad de los suelos, la limitada capacidad de la red de distribución de agua y al propio manejo del riego. La aplicación de caudales de riego de 152 L s-1 permite que el tiempo de riego medio sea moderado (2,8 h ha-1). Sin embargo, gracias a la aplicación de un modelo hidrodinámico de simulación de riego por superficie, se comprobó que dicho tiempo se puede reducir hasta 1,7 h ha-1. De esta forma la AE podría alcanzar valores del 76 %. No obstante, esta importante reducción del tiempo de riego resulta complicada en la práctica debido a la jornada de riego de 24 h y a la estructura de la propiedad de la tierra. A pesar de ello, se comprobó como la eficiencia del conjunto de la comunidad puede llegar a alcanzar un 66 % cuando el sistema opera con escasez de agua, debido a un más preciso manejo del riego y una mayor reutilización de los retornos de riego. El uso de un modelo de simulación de riego por superficie supuso una gran ayuda en la evaluación del regadío de la CRV. Sin embargo, la aplicación de un modelo que reproduzca el funcionamiento de una comunidad de regantes en su conjunto permitiría obtener una visión del funcionamiento del regadío más próximo a la realidad. Con dicho modelo se facilitaría información básica para apoyar la toma de decisiones en la gestión y modernización del regadío. En el Capítulo 4 se presenta un modelo para la simulación de flujos de agua en comunidades de regantes denominado ADOR-simulación. El mismo se basa en la combinación de cinco módulos que permiten reproducir el riego por superficie, la distribución de agua, el crecimiento de los cultivos, el balance hidrosalino, y la toma de decisiones de riego y de reparto del agua entre las parcelas de una comunidad de regantes. Estos módulos se ejecutan en paralelo, estando conectados por una serie de variables de uso común. En el Capítulo 5 se lleva a cabo la calibración, validación y aplicación del modelo en la CRV para los años 2000 y 2001. La calibración se realizó en uno de los once sectores hidrológicos de la CRV. La única variable de control fue la demanda mensual de agua debido a la escasez de datos disponibles. La diferencia anual entre la demanda observada y simulada en los años 2000 y 2001 fue del 0,9 y del 1,9 % respectivamente. Las variables de calibración sobre las que se actuó estaban relacionadas con el manejo y programación del riego. La validación se llevó a cabo en el resto de sectores de la CRV, obteniéndose una línea de regresión entre demanda mensual observada vs. simulada no significativamente diferente de la línea 1:1 en ambos años ( = 0,95). La aplicación del modelo exploró escenarios de mejora de la gestión del riego y del incremento de la reutilización de los retornos de riego bajo la preferencia de los agricultores por mantener el riego por superficie. Para el año 2000, los resultados mostraron que con estas mejoras se podrían haber reducido la demanda de agua y los retornos de riego en un 35,8 % y un 43,1 %, respectivamente, mientras que la jornada de riego se podría haber reducido a 16 h frente a las 24 h actuales. No obstante, las características de los suelos de la CRV hacen más recomendable su transformación a riego a presión. En cualquier caso, la modernización del regadío de la comunidad podría implicar una fuerte modificación del balance hidrológico con una disminución de la disponibilidad de agua en la cuenca. La mejora de la productividad del agua de riego resulta imprescindible para responder a la mayor demanda de alimentos derivada del incremento de la población mundial. Para conseguirlo es necesario modernizar los regadíos mediante actuaciones tanto en sus infraestructuras como en sus modos de gestión. Ello contribuirá además a la sostenibilidad económica, social y medioambiental de las zonas regables. Tanto en la planificación como en la gestión del regadío el conocimiento preciso de la evapotranspiración de los cultivos resulta esencial. En el Capítulo 2 de esta Tesis se ha comprobado la precisión en la estima de la evapotranspiración de referencia (ET0) diaria mediante la ecuación de Penman-Monteith bajo las condiciones semiáridas del valle del Ebro y del Guadalquivir (España). Se ha evaluado el uso de valores fijos (70 s m-1) frente a valores variables de resistencia del cultivo (rc). Los valores variables de rc se obtuvieron a partir de dos modelos, el de Katerji y Perrier, y el de Todorovic. Los resultados obtenidos indicaron como el uso de un valor fijo de rc, tal como propone la metodología de la FAO, proporciona estimas suficientemente precisas de la ET0 diaria a partir de datos meteorológicos medios diarios. En el caso de estimar la ET0 diaria a partir de la suma de la ET0 horaria, el uso de una rc variable calculada con el modelo de Todorovic produce ligeras mejoras en la estimación. Así pues, la metodología de la FAO para el cálculo de la ET0 diaria a partir de datos meteorológicos medios diarios se utilizó en la evaluación del regadío de la Comunidad de Regantes V (CRV) del Canal de Bardenas, situada en el valle del Ebro (Capítulo 3). El diagnóstico de la situación actual de una zona regable constituye el paso previo a su modernización. Para ello se llevó a cabo una intensa campaña de campo para la evaluación de riegos y el muestreo de suelos. Los resultados obtenidos indicaron que la eficiencia de aplicación (AE) media es baja (49 %), debido a la predominantemente escasa profundidad de los suelos, la limitada capacidad de la red de distribución de agua y al propio manejo del riego. La aplicación de caudales de riego de 152 L s-1 permite que el tiempo de riego medio sea moderado (2,8 h ha-1). Sin embargo, gracias a la aplicación de un modelo hidrodinámico de simulación de riego por superficie, se comprobó que dicho tiempo se puede reducir hasta 1,7 h ha-1. De esta forma la AE podría alcanzar valores del 76 %. No obstante, esta importante reducción del tiempo de riego resulta complicada en la práctica debido a la jornada de riego de 24 h y a la estructura de la propiedad de la tierra. A pesar de ello, se comprobó como la eficiencia del conjunto de la comunidad puede llegar a alcanzar un 66 % cuando el sistema opera con escasez de agua, debido a un más preciso manejo del riego y una mayor reutilización de los retornos de riego. El uso de un modelo de simulación de riego por superficie supuso una gran ayuda en la evaluación del regadío de la CRV. Sin embargo, la aplicación de un modelo que reproduzca el funcionamiento de una comunidad de regantes en su conjunto permitiría obtener una visión del funcionamiento del regadío más próximo a la realidad. Con dicho modelo se facilitaría información básica para apoyar la toma de decisiones en la gestión y modernización del regadío. En el Capítulo 4 se presenta un modelo para la simulación de flujos de agua en comunidades de regantes denominado ADOR-simulación. El mismo se basa en la combinación de cinco módulos que permiten reproducir el riego por superficie, la distribución de agua, el crecimiento de los cultivos, el balance hidrosalino, y la toma de decisiones de riego y de reparto del agua entre las parcelas de una comunidad de regantes. Estos módulos se ejecutan en paralelo, estando conectados por una serie de variables de uso común. En el Capítulo 5 se lleva a cabo la calibración, validación y aplicación del modelo en la CRV para los años 2000 y 2001. La calibración se realizó en uno de los once sectores hidrológicos de la CRV. La única variable de control fue la demanda mensual de agua debido a la escasez de datos disponibles. La diferencia anual entre la demanda observada y simulada en los años 2000 y 2001 fue del 0,9 y del 1,9 % respectivamente. Las variables de calibración sobre las que se actuó estaban relacionadas con el manejo y programación del riego. La validación se llevó a cabo en el resto de sectores de la CRV, obteniéndose una línea de regresión entre demanda mensual observada vs. simulada no significativamente diferente de la línea 1:1 en ambos años (nivel de significación de 0,95). La aplicación del modelo exploró escenarios de mejora de la gestión del riego y del incremento de la reutilización de los retornos de riego bajo la preferencia de los agricultores por mantener el riego por superficie. Para el año 2000, los resultados mostraron que con estas mejoras se podrían haber reducido la demanda de agua y los retornos de riego en un 35,8 % y un 43,1 %, respectivamente, mientras que la jornada de riego se podría haber reducido a 16 h frente a las 24 h actuales. No obstante, las características de los suelos de la CRV hacen más recomendable su transformación a riego a presión. En cualquier caso, la modernización del regadío de la comunidad podría implicar una fuerte modificación del balance hidrológico con una disminución de la disponibilidad de agua en la cuenca.

Mots clés : CIENCIAS AGRARIAS ; INGENIERIA AGRICOLA ; RIEGO

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Page publiée le 19 mars 2006, mise à jour le 4 février 2019