11. TOPOGRAFÍA Y ACUICULTURA DE AGUA DULCE

11.0 Qué se ha aprendido hasta ahora

1. En los primeros capítulos de este manual se ha aprendido a:

  • medir los distintos parámetros o dimensiones fijas que describen las características topográficas de un terreno, tales como distancias, ángulos horizontales y verticales, y diferencias de nivel;
  • realizar un levantamiento planimétrico;
  • determinar el relieve de un terreno por nivelación directa;
  • definir las curvas de nivel sobre el terreno;
  • dibujar planos y mapas cartográficos; y
  • medir superficies directamente sobre el terreno y también a partir de planos y mapas.

2. Estos nuevos conocimientos permiten:

  • elegir un sitio apropiado para la construcción de un reservorio pequeño o un estanque de agua dulce;
  • diseñar una granja acuícola y preparar su construcción.

3. Los dos volúmenes siguientes de la serie <<Métodos sencillos para la acuicultura de agua dulce>>, brindan más información respecto a la elección del sitio, y al diseño y la construcción de una granja acuícola. En las próximas secciones se discute brevemente parte de esta información para que se tenga una idea de cómo se utilizan los levantamientos topográficos para el diseño y la construcción de una granja acuícola. También es importante consultar los ejemplos incluidos en los capítulos precedentes, pues ofrecen sugerencias e ideas que pueden servirle de guía para sus proyectos de granjas acuícolas.

 
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11.1 Cómo realizar estudios preliminares a partir de mapas topográficos

1. Antes de iniciar el levantamiento topográfico de un terreno, en general es útil estudiar los mapas topográficos disponibles para obtener información para los diferentes proyectos que se quieren llevar a cabo, y también para compararlos teniendo en cuenta sus respectivos inconvenientes y ventajas. De esta manera será más fácil decidir en qué orden llevar a cabo los estudios preliminares de prospección del terreno.

2. Entre las indicaciones más útiles que puede ofrecer un mapa topográfico figuran las dimensiones del área de drenaje, las dimensiones del área inundada, las características del perfil del terreno y la distribución de los tipos de pendientes de una zona determinada.

 
Red de cursos de agua
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Determinación de las dimensiones de un área de drenaje y de la cantidad de agua disponible para la acuicultura

3. En el volumen 4 - Acuicultura de agua dulce: el agua, se vio que la cuenca de captación de un curso de agua es la superficie total de la zona que asegura la alimentación de agua de dicho curso.

4. En el punto A de un curso de agua, la cantidad total de agua disponible proviene generalmente de una serie de cuencas de captación distintas. Dicha circunstancia define el área de drenaje relativa del punto A, como aquella zona delimitada por la línea divisoria de aguas, que es una línea trazada a lo largo de las cimas alrededor del área de drenaje.

5. Si se dispone del mapa topográfico de la región, se puede trazar la línea divisoria de aguas y definir el área de drenaje relativa a cada uno de los puntos elegidos a lo largo de un curso de agua (señalada con una línea de puntos). Es posible que en el punto A se quiera instalar la toma de agua para alimentar la granja que será construida aguas abajo, en el valle. Partiendo del punto A se traza una recta perpendicular a las curvas de nivel de cada costado del lecho del río, hasta los puntos B y C de máxima altitud. Luego se une el punto B con el punto D, siguiendo el mismo método y se continúa a partir de los puntos E, F, ... I, etc., hasta alcanzar el punto C en la otra orilla del curso de agua. La superficie comprendida por la línea divisoria ABD ... SCA constituye el área de drenaje relativa al punto A del curso de agua.

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6. Utilizando preferiblemente el método de la cuadrícula (ver Sección 10.3), se determina la extensión del área de drenaje del punto A del curso de agua, considerando la superficie delimitada por la línea divisoria de aguas.

7. Es posible estimar la cantidad de agua disponible en el punto A a partir de la extensión del área de drenaje, el tipo de vegetación existente, la configuración general del relieve y la magnitud de las precipitaciones registradas en la zona. A tal efecto, se pide información a los servicios públicos, por ejemplo, el servicio metereológico o hidrológico, para obtener los valores locales de coeficiente de escorrentía.

Ejemplo

Disponibilidad de agua por kilómetro cuadrado en el área de drenaje de la región Bouaké, Costa de Marfil, África Occidental

Precipitación anual (mm)
Coeficiente de escorrentía (porcentaje)
Escorrentía1 (mm)
Disponibilidad del agua22 (m3/km2)
800
0.9
7
7000
900
2.8
25
25000
1000
4.7
47
47000
1100
6.6
72
72000
1150
7.5
87
87000
1200
8.5
101
101000
1300
10.4
135
135000
1400
12.3
172
172000
1500
14.2
212
212000
1600
16.1
257
257000
1700
18.0
305
305000

1 Escorrentía (mm) = precipitación anual (mm) x (coeficiente de escorrentía ÷ 100)
2 Disponibilidad de agua (m3/km2) = escorrentía (mm) x 1 000

Sabiendo que la precipitación anual media en dicha región asciende a 1 150 mm, la cantidad de agua disponible promedio puede ser estimada en alrededor de 87 000 m³/km² en el área de drenaje, en esa región determinada del país. Si la superficie calculada del área de drenaje para el punto A es de 2,72 km², la cantidad de agua promedio disponible en el punto A puede ser estimada en 87 000 m³/km² x 2,72 km² = 236 640 m³ anuales.

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Determinación de la extensión de la superficie que se va a inundar

8. Si se debe construir una represa en el punto A para crear un reservorio de agua, es fácil determinar la extensión de la superficie que se va a inundar aguas arriba del punto A, si se conoce la altura del espejo de agua del reservorio.

9. En el emplazamiento de la represa, se marca en el mapa topográfico, la curva de nivel que corresponde, a un costado del curso de agua, a la altura del nivel de agua en el reservorio. Se sigue dicha curva, al principio aguas arriba, luego atravesando el curso de agua y finalmente aguas abajo hasta la represa. La superficie comprendida por esa curva de nivel será la superficie inundada correspondiente a tal valor específico de nivel del agua en el reservorio.

Ejemplo

Altura del nivel de agua en el reservorio: 690 m;
A partir del punto B, sitio del emplazamiento de la represa, se sigue inicialmente la curva de nivel 690 m aguas arriba hasta el punto C (donde atraviesa el río), luego aguas abajo hasta el punto D, sitio del emplazamiento de la represa. La superficie inundable hasta el nivel de agua de 690 m queda delimitada por BCDB.
.

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10. Utilizando preferentemente el método de la cuadrícula (ver Sección 10.3), se determina la superficie comprendida dentro de la curva de nivel seleccionada, para obtener la extensión de la superficie inundada. Si se conoce la profundidad media del reservorio, entonces es posible calcular el volumen de agua que contiene.

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Determinación de los perfiles del terreno a partir de mapas topográficos

11. Es posible establecer el perfil del terreno a lo largo de cualquier recta, a partir de un mapa topográfico. Se traza la recta AB sobre el mapa y se coloca el borde de una tira rectilínea de papel blanco, a lo largo de dicha recta. Se marca la posición de las principales curvas de nivel 775 m, 750 m .... 675 m que cortan la recta AB. Se anotan las alturas correspondientes, al lado de las marcas realizadas en la tira de papel.

12. Se transportan dichas marcas sobre una hoja de papel milimetrado cuadriculado utilizando una escala de distancias horizontales igual a la del mapa.

13. Se define una escala vertical para las alturas de 10 a 30 veces mayor que la escala horizontal y se marcan sobre dicha escala las curvas de nivel presentes a lo largo del perfil.

14. Se indica la altura de cada marca de distancia con un punto situado sobre una perpendicular.

15. Se unen dichos puntos para obtener el perfil del terreno a lo largo de la recta AB.

Perfil de la línea AB
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Determinación de las diferencias de nivel a lo largo de un curso de agua

16. Es posible que se deba elegir un sitio sobre un curso de agua para construir un dique destinado a crear un reservorio, o también que se deba aprovechar un curso de agua existente para suministrar agua a una granja acuícola. En ambos casos, es conveniente estudiar el perfil a lo largo del curso de agua y determinar su pendiente entre dos puntos dados. Si se trata de elegir el emplazamiento del dique se debe estudiar el valor de la pendiente desde ese lugar hasta el nivel máximo del espejo de agua del futuro reservorio. Se puede conocer, de ese modo, el volumen de agua que se puede llegar a almacenar. Si en cambio se quiere utilizar el agua de un río para alimentar la granja acuícola, de debe medir la pendiente del río entre la toma de agua de la granja y el punto de evacuación. A través de tal estudio, se puede conocer la diferencia de nivel existente, que se puede aprovechar para construir la granja en el sitio comprendido entre esos dos puntos.  
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Ubicación del estanque
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17. Para determinar la pendiente del curso de agua entre los puntos A y B, por ejemplo, primero se marcan claramente sobre el mapa los dos extremos A y B del perfil que se quiere estudiar. A continuación se marcan los puntos C, D, E y F situados en la intersección de las curvas de nivel con el lecho del río. Para utilizarlos luego como referencia, también se pueden marcar algunos puntos especiales a lo largo del curso de agua, por ejemplo, un afluente o brazo (G, H), o también un puente carretero.

18. A partir del punto A, se miden en milímetros las distancias AG, GC, CD ... FB entre los diferentes puntos marcados, siguiendo tan exactamente como sea posible el lecho del río. Se anotan dichas medidas en una tabla como la que aparece en la página siguiente.

19. Considerando la escala del mapa, se transforman dichas medidas en distancias del terreno (expresadas en metros) y se calculan las distancias acumuladas a partir del punto A, como se indica en el cuadro del ejemplo.

20. Considerando las curvas de nivel del mapa, se determinan las alturas de los puntos A, G, C, D, H, E, F y B y se anotan dichos valores en el cuadro. Dado que uno se desplaza aguas abajo, los valores disminuyen regularmente en una medida constante igual al intervalo de las curvas de nivel del mapa.

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Ejemplo

Perfil longitudinal del corte AB de un curso de agua
Escala del mapa 1 cm = 200 m (1 : 20 000); Intervalo de las curvas = 5 m

Punto del curso de agua
Distancia enel mapa
(cm)
Distancia al suelo1 (m)
Distancia acumulada
(m)
Altura2
(m)
A

G

C

D

H

E

F

B

2.9

0.7

1.1

0.4

2.1

0.5

1.1

580

140

220

80

420

100

220

0

580

720

940

1020

1440

1540

1760

690

(afluente)

685

680

(afluente)

675

670

665

1 Distancia al suelo (m) = distancia en el mapa (cm) x escala del mapa (m/cm).. 
2 A partir de las curvas de nivel con un intervalo de 5 m.

 
Perfil longitudinal AB
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21. Se traza el perfil longitudinal de la sección AB del curso de agua tal como se ha indicado antes (ver Sección 95), a partir de los datos reunidos. En la escala horizontal utilizada, se señala la ubicación de los puntos especiales escogidos, para poder referirse luego a ellos.

22. Considerando ese perfil longitudinal, resulta fácil determinar la diferencia de nivel entre los dos puntos cualesquiera X y Y del curso de agua, situados en dicha sección AB.

Determinación de la forma de un valle

23. Siguiendo un método idéntico al descrito en los puntos 11 a 15, también es posible determinar la forma general de un valle. A tal efecto, se trazan secciones transversales perpendicularmente al lecho del río en los lugares más interesantes, en función del objetivo perseguido. Si la intención es construir una represa pequeña, se traza por ejemplo la sección transversal AB. Si en cambio se busca el emplazamiento para una granja acuícola, se dibuja la sección transversal CD.

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24. Se toma una tira de papel y se la coloca haciendo coincidir uno de sus bordes con la línea de la sección transversal. Se marca sobre la tira la ubicación de las diferentes curvas de nivel y se anota la altura de algunos puntos como referencia.

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25. Se transfieren dichas marcas a la escala horizontal de la sección transversal (ver Sección 9.5). Tal escala debe ser igual a la escala del mapa.

26. Seleccione una escala vertical para las alturas 10 a 30 veces mayor que la escala horizontal. Transfiera verticalmente sobre el gráfico las alturas de cada punto marcado. La línea que une los puntos así obtenidos constituye la sección transversal del valle a lo largo de la línea AB.

27. Si repite el procedimiento anterior para la línea CD, habrá dibujado la sección transversal del valle CD. Si se comparan ambas secciones, se puede ver que los perfiles son diferentes. El perfil AB tiene una marcada forma en V, mientras que el perfil CD tiene forma en V deformada en uno de sus lados.

Sección transversal AB
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Sección Transversal CD
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28. En el ámbito de la acuicultura, las secciones transversales pueden ser clasificadas en cuatro tipos de acuerdo con su forma. Si se conoce la forma del valle en el área en la cual se quiere construir una granja, se puede:

El próximo volumen de esta serie ofrece este tipo de información. Será posible aprender, por ejemplo, que el sitio AB aquí mencionado puede ser un lugar adecuado para construir una represa con costos mínimos, pero no para ubicar los estanques de peces. Por el contrario, en el sitio CD, el flanco XYZ del valle presenta una pendiente lateral (1,25 a 2,17 por ciento) adecuada para la construcción de estanques (ver punto 27, arriba).

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Realización de un mapa de pendientes a partir de un mapa topográfico

29. La pendiente de un terreno (ver Sección 40) constituye uno de los elementos más importantes cuando se trata de elegir un sitio apropiado para la construcción de un estanque de acuicultura. Los terrenos más adecuados en tal sentido son los que tienen una pendiente media de 0,5 a 1,5 por ciento, pero también se pueden utilizar los suelos casi completamente horizontales o que tienen una pendiente comprendida entre el 1,5 y el 3 por ciento. A medida que aumenta la pendiente, aumenta también el costo de la construcción, sobre todo por encima del 5 por ciento.

30. Cuando se estudia un mapa topográfico es conveniente definir una serie de tipos de pendiente. De esa manera, se realiza un mapa de pendientes.

Ejemplo

Tipos de pendientes útiles en acuicultura

A - pendiente inferior o igual a 1,5 por ciento
B - pendiente entre 1,5 y 3 por ciento
C - pendiente entre 3 y 5 por cient
D - pendiente superior a 5 por ciento

31. Para realizar un mapa de pendientes, se debe elaborar una guía de separación de curvas de nivel para cada tipo de pendiente y para cada tipo particular de mapa topográfico que se usa. Si el mapa topográfico tiene:

tel intervalo X (en cm) entre las líneas de la guía de separación se calcula así:

X = (100 IC) ÷ (nS)


donde S es la pendiente mayor expresada en porcentaje, que caracteriza cada tipo de pendiente que se quiere representar en el mapa.

Utilidad de las pendientes
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Categorias para establecer un mapa de pendientes
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Ejemplo

Se dispone de un mapa topográfico en el cual se quieren representar los cuatro tipos de pendiente mencionadas (A, B, C, D). En primer lugar se deben elaborar tres guías de separación referidas respectivamente a las pendientes de 1, 5, 3 y 5 por ciento. El mapa topográfico está elaborado en una escala de 1: 50 000 (1 cm = 500 m) y el intervalo es de 5 m. Se calculan los intervalos X de las rectas que definen las guías de separación, de la siguiente manera:

  • Pendiente de 1,5 por ciento: X = (100 x 5) ÷ (500 x 1,5) = 500 ÷ 750 = 0,67 cm o 6,7 mm
  • Pendiente de 3 por ciento: X = (100 x 5) ÷ (500 x 3) = 500 ÷ 1.500 = 0,33 cm o 3,3 mm
  • Pendiente de 5 por ciento: X = (100 x 5) ÷ (500 x 5) = 500 ÷ 2.500 = 0,2 cm o 2 mm

32. Tome varias hojas de papel milimetrado cuadriculado y prepare las guías de separación de la siguiente manera:

  • con un lápiz de mina dura bien afilado, trace una línea recta a través de la hoja de papel, cerca del borde inferior;
  • a una altura aproximadamente de 15 cm, trace una serie de líneas rectas paralelas a la línea de base, a una distancia igual al intervalo X (calculado como se indica arriba), por ejemplo 6,7 mm para la pendiente de 1,5 por ciento. Ésta es la guía de separación de las curvas de nivel para la pendiente de 1,5 por ciento;
  • en una nueva banda de alrededor de 10 cm de altura, trace una segunda serie de líneas paralelas a la serie precedente, separadas por una distancia igual al intervalo X calculado para el segundo valor de pendiente, por ejemplo 3,3 mm para la pendiente de 3 por ciento. Ésta constituye la guía de separación para la pendiente de 3 por ciento;
  • repita esta operación para definir la guía de separación correspondiente a un pendiente del 5 por ciento.
 
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33. A continuación se puede establecer el mapa de pendientes identificando, por ejemplo, los cuatro tipos de pendiente sobre el mapa. Se procede de la siguiente manera:

(a) Se escogen varios lápices de colores distintos y se destina un color para cada tipo. El color más claro, por ejemplo, se usa para representar los terrenos menos inclinados (de 0 a 1,5 por ciento de pendiente), mientras que los colores más oscuros corresponden a los terrenos más inclinados (pendientes superiores a 5 por ciento).

(b) Se corta una tira de 2 cm de ancho de la guía de separación de curvas de nivel (ver punto 32), que indica el intervalo mínimo de separación de curvas de nivel en el mapa topográfico, para los tipos de pendiente respectivamente comprendidas entre 1,5 y 3 por ciento, 3 y 5 por ciento y superiores a 5 por ciento. Corte la tira perpendicularmente a las líneas de separación, de manera que aparezcan los tres tipos de pendiente.

 
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(c) Coloque la tira de papel sobre el mapa. A continuación, observe sucesivamente los diferentes sectores del mapa prestando atención a los sitios en los cuales las curvas de nivel están separadas por intervalos inferiores o iguales al intervalo de la tira de papel correspondiente a la guía de separación de la pendiente de 5 por ciento. Dado que esas porciones de mapa representan pendientes superiores o iguales a 5 por ciento, se colorean con los lápices más oscuros.

Nota: la comparación de los intervalos dibujados en la tira de papel con los intervalos de curva de nivel representados en el mapa, se debe hacer a lo largo de una línea perpendicular a las curvas de nivel, o sea en el sentido de la línea de la mayor pendiente.

(d) Repita las operaciones anteriores con la parte de la tira de papel que corresponde a la guía de separación para una pendiente de 3 por ciento. Determine a continuación cuáles son las partes no coloreadas del mapa, en las cuales las curvas de nivel están separadas por intervalos inferiores o iguales al intervalo de la tira. Las partes del mapa así identificadas son las pendientes comprendidas entre 3 y 5 por ciento y se colorean con un lápiz un poco más claro que el utilizado antes.

(e) Repita las operaciones descritas, con la parte de la tira que corresponde a la guía de separación de espacios para una pendiente de 1,5 por ciento. Determine las partes no coloreadas cuyas pendientes van de 1,5 a 3 por ciento. Coloree utilizando un lápiz de color aun más claro que el precedente.

(f) Finalmente, siempre siguiendo el mismo procedimiento, verifique que en las partes no coloreadas, las curvas de nivel estén separadas por intervalos superiores al intervalo correspondiente a pendientes de 1,5 por ciento, reproducidas en la tira de papel. Coloree estas zonas con el color más claro.

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11.2 Cómo realizar la prospección de un posible emplazamiento

1. Habiendo concluido los estudios preliminares a partir de los mapas topográficos a disposición, es posible elegir uno o más de los mejores lugares potenciales para la construcción de estanques de acuicultura (ver el volumen siguiente de esta serie).

2. A continuación es conveniente preparar una prospección de tales sitios, sobre el terreno, para obtener información topográfica más detallada. Tal estudio debe incluir al menos, el establecimiento del perfil longitudinal del valle y/o del sitio o sitios seleccionados, así como la sección transversal de los mismos. Se si quiere construir un reservorio, mediante el trazado de las curvas de nivel se puede definir cuál es su área máxima y efectuando una nivelación, se puede saber cuál es el nivel máximo del espejo de agua. Sucesivamente se pueden calcular la superficie y el volumen del reservorio.

Perfil longitudinal
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Perfil transversal
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Curva de nivel
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Estudio del perfil longitudinal de un valle

3. Lo primero que se debe hacer es determinar mediante nivelación el perfil longitudinal del valle (ver Sección 8.2). A tal efecto, se aplica el método poligonal a lo largo de una serie de segmentos trazados lo más cerca posible del curso de agua. Se traza el perfil sobre papel milimetrado (ver Sección 9.5). Luego se calcula la diferencia de altura entre dos puntos cualesquiera del perfil longitudinal, tales como la futura toma de agua F y el futuro drenaje A. Tal diferencia de altura H(F) - H(A) debe ser lo suficientemente grande como para permitir la construcción de la granja proyectada (ver el próximo volumen de esta serie).  
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4.Si se piensa construir un reservorio, se puede utilizar un procedimiento análogo para estimar la altura aproximada de la represa en el punto A, así como también la profundidad máxima del agua del futuro reservorio.

 

Embalse AF
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Estudio de las secciones transversales de un posible lugar

5. Partiendo del perfil longitudinal ya estudiado , se establece una serie de secciones transversales GH, IJ, ... a intervalos de 20 a 50 m, sobre toda la extensión del posible emplazamiento (ver Sección 82). Se trazan las secciones en papel milimetrado (ver Sección 96), de manera que se puedan calcular las pendientes del terreno, y a partir de esos datos, diseñar la granja acuícola.  
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Trazado de las curvas de nivel en el posible emplazamiento

6. A partir de los resultados de los estudios indicados arriba, es posible dibujar el mapa del posible emplazamiento, y trazar sus curvas de nivel (ver Sección9.4, punto 10).

7. Otro método para trazar curvas de nivel consiste en elegir desde el principio, en el sitio, un punto de referencia, por ejemplo, la toma de agua A sobre el curso de agua. El punto A se utiliza sucesivamente como punto de referencia topográfico de altura determinada H(A) = 100 m, por ejemplo. A partir del punto A se trazan las curvas de nivel H(A) = ABC ... H en el sitio potencial (ver Sección 8.3).

8. Sobre la curva de nivel H(A), cada 20 a 50 m, se traza la sección transversal perpendicular, desde la curva de nivel hacia el curso de agua. Los resultados de este estudio permiten sucesivamente, determinar las otras curvas de nivel y dibujar el mapa correspondiente.

 
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Determinación de la extensión máxima de un reservorio

9. Una vez decidido el emplazamiento de la toma de agua A y determinado el eje XY del dique del futuro reservorio, es fácil marcar en el suelo la extensión máxima de dicho reservorio. A partir de la toma de agua A, se determina el recorrido de la curva de nivel H(A) por nivelación desde el punto A, en ambos márgenes del curso de agua y hasta el eje XY del dique.  
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11.3 Estudio de factibilidad de un posible emplazamiento

1.A partir de los datos obtenidos con las prospecciones, se puede dibujar un mapa topográfico a escala, indicando las distancias y las alturas. Sucesivamente se puede estudiar el diseño de la granja acuícola proyectada, o también, si se debe levantar un dique, se puede reunir información adicional sobre las características del reservorio creado por el dique (El diseño propiamente dicho de una granja acuícola se estudia en el siguiente volumen de esta serie, donde se analizan otras informaciones complementarias sobre las características de los reservorios). La presente sección enseña cómo estimar el volumen de un dique de tierra y cómo calcular las diferencias de nivel en el caso de varias estaciones de bombeo.

Estimado de la superficie del futuro reservorio

2. Dibuje en el mapa topográfico la curva de nivel H(A) que delimita la superficie máxima del futuro reservorio (ver punto 9 más arriba). Las mediciones realizadas sobre el mapa permiten estimar la extensión del área delimitada por la curva de nivel H(A) (ver Secciones 10.4 y 10.5).  
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Estimado del volumen del futuro reservorio

3. En el manual Métodos sencillos para la acuicultura de agua dulce: el agua (Volumen 4, Sección 42), se estudian métodos simples para determinar el volumen de un futuro reservorio. En esta sección se enseña un método sobre el terreno, rápido y muy preciso, basado en levantamientos topográficos.

4. A lo largo del eje longitudinal AZ del futuro reservorio, cada 20 a 50 m, se trazan las perpendiculares BC, DE ... QR, dentro de la zona delimitada por la curva de nivel H(A). Se clavan jalones de madera cada 25 m sobre dichas perpendiculares y a cada lado del eje AZ.

5. Se comienza por el extremo B del segmento BC, situado sobre la curva de nivel H(A) cuya altura coincide con el nivel máximo de agua. Con una mira graduada de tablilla y un nivel con visor, se determina la altura H(A) en la parte superior de los jalones a, b y c. Se los hunde en el suelo hasta que queden exactamente a la altura requerida. Los jalones a, b y c indican ahora de manera visible, la profundidad máxima de agua en cada uno de esos puntos, cuando el reservorio está lleno.

6. Se repite la operación para cada línea transversal DE, FG, ... QR. De manera análoga se procede a marcar con jalones el eje XY del dique proyectado.

 
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7. Se mide y se anotan en un cuadro simple la altura de cada jalón sobre el nivel del suelo para cada una de las transversales, comprendida la recta XY, como se indica en el ejemplo siguiente.

Ejemplo

Línea
Altura del jalón, m
a
b
c
d
e
BC
0.45
0.87
0.38
-
-
DE
0.85
1.42
0.73
-
-
FG
0.22
0.87
1.63
0.79
-
KL
0.49
0.98
1.89
0.91
0.58
...
...
...
...
...
...
XY
0.82
2.42
0.84
-
-

8. Dibuje sobre un papel milimetrado cuadriculado, utilizando una escala adecuada, las secciones transversales BC, DE ... QR y XY del reservorio cuando está completamente lleno. Utilice por ejemplo una escala vertical 10 veces superior a la escala horizontal. No olvide que la profundidad del agua en cada uno de los extremos del corte transversal es, por definición, igual a cero.

 
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9. Calcule la superficie de cada sección transversal, agregando si es necesario, las superficies parciales de triángulos y trapecios (ver las fórmulas matemáticas en el Anexo 1).

Área BC
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Ejemplo

Superficie BC = triángulo 1 + trapecio 2 + trapecio 3 + triángulo 4

  • Triángulo 1 = (17 m x 0.45 m) ÷ 2 
=  3.825 m2
  • Trapecio 2 = [(0.45 m + 0.87 m) ÷ 2] x 25 m
= 16.500 m2
  • Trapecio 3 = [(0.87 m + 0.38 m) ÷ 2] x 25 m
= 15.625 m2
  • Triángulo 4 = (13 m x 0.38 m) ÷ 2
=   2.470 m2

Superficie BC

= 38.420 m2

10. Agregue las superficies de las secciones transversales BC, DE ... QR y multiplique la suma obtenida por el valor del intervalo constante entre las diferentes secciones transversales (en este caso 25 m) para obtener un estimado del volumen del reservorio aguas arriba de la última sección transversal QR.

Ejemplo

Volumen de un reservorio a partir del punto A hasta la recta QR (superficie BC + superficie DE + ... + superficie QR x 25 m

11. Estime el volumen de la última porción del reservorio comprendida entre la sección transversal QR y el eje XY del dique. Multiplique la superficie de la sección transversal XY (ver punto 9) por la mitad de la distancia entre las secciones transversales precedentes.

Ejemplo

Volumen de la porción QR/Z = (superficie XY x (25 m ÷ 2)

12. Calcule el volumen de todo el reservorio agregando:

Ejemplo

Volumen A/Z = volumen A/QR + volumen QR/Z

Estimado del volumen de un dique de tierra

13. Proceda de la siguiente manera para estimar rápidamente el volumen del dique de tierra XY, que se debe construir a través de un valle dado. Siguiendo este método se obtiene un estimado 10 por ciento inferior al volumen real, precisión suficiente dado que se trata de un primer estudio.

14. A partir de los datos volcados en el cuadro que se encuentra en el punto 7, calcule la altura h del dique XY, en los puntos medios de las sucesivas secciones marcadas con jalones.

Ejemplo

En el caso del dique XY, sólo se deben tener en cuenta dos puntos medios de secciones: uno entre los jalones a y b y otro entre los jalones b y c.

  • Altura del dique a/b = (0,82 m ÷ 2 = 1,62 m
  • ·Altura del dique b/c = (2,42 m + 0,84 m) ÷ 2 = 1,63 m
 
Puntos intermedios para calcular el volumen de la represa XY
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15. Adoptando una escala adecuada, dibuje la sección transversal del tipo de dique que se debe construir (ver el volumen siguiente de esta serie). A tal efecto, es necesario determinar en particular, las tres siguientes medidas:

16. El conocimiento de tales características del dique permite calcular la superficie de una sección transversal cualquiera, agregando:

Por consiguiente, la superficie A de una sección transversal cualquiera del dique es igual a:

A = (Ch) + (Dh2 ÷ 2) + (Wh2 ÷ 2)


donde C es la longitud de la cresta del dique; h es la altura; D es la pendiente del talud no sumergido; W es la pendiente del talud sumergido.

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17. Aplique dicha fórmula y calcule sucesivamente la superficie de la sección del dique en cada uno de los puntos centrales marcados sobre el eje XY, a partir de los valores de h obtenidos en el punto 14.

Ejemplo

Las características del dique han sido determinadas de la siguiente manera:

C = 4 m; pendiente del talud no sumergido = 1,5:1; pendiente del talud sumergido = 2:1.

Las superficies de las secciones transversales del dique son las siguientes:

18. Calcule a continuación el volumen parcial de cada porción de dique delimitada por los jalones a, b, c, etc. A tal efecto, multiplique cada punto medio de sección por la longitud de dique correspondiente.

Ejemplo

Volúmenes parciales del dique, para los jalones a, b y c, con un intervalo de 25 m:

19. Estime el volumen total del dique agregando los volúmenes parciales.

Ejemplo

Volumen total del dique XY = 276,75 m³ + 279,25 m³ = 556 m³

Aplicación de los conocimientos topográficos adquiridos a la instalación de una estación de bombeo

20. Se prevé bombear el agua de alimentación de los estanques, desde un pozo o desde un espejo de agua existente. En ese caso la elección del, tipo de bomba depende en buena medida de la diferencia de nivel entre los dos extremos de la tubería y la bomba. Normalmente la bomba se instala en un nivel intermedio, el agua llega desde un nivel más bajo (la fuente de alimentación de agua) por aspiración y la bomba la envía por presión a un nivel más alto (un tanque, por ejemplo).

21. Cuando se trata de elegir el emplazamiento de la estación de bombeo, existen dos diferencias de nivel que juegan un rol muy importante:

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240a.GIF (6408 byte)
     
   
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22. Para determinar dichas diferencias de nivel se puede proceder por nivelación directa entre la fuente de aprovisionamiento de agua A y la estación de bombeo B, por un lado, y el emplazamiento C del reservorio elevado, por el otro. Luego, teniendo en cuenta el nivel del terreno en esos puntos y las diferentes distancias verticales (por ejemplo, eje de la bomba/fuente de alimentación de agua y el eje de la bomba/nivel de agua en el reservorio), se puede calcular fácilmente la carga de succión y la altura de descarga.

23. También se puede usar un método indirecto para determinar las diferencias de nivel:

Nivelación directa
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  Mida ángulos BAE y DBC ...
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...luego mida las distancias horizontales AE y BC y calcule la diferencia de altura
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11.4 Cómo proceder a la nivelación del terreno para construir una granja acuícola

1. Ya se ha visto que es útil saber utilizar los métodos topográficos adecuados cuando se trata de construir una granja acuícola. Ahora se verán otros dos métodos topográficos, uno para la construcción de un canal de alimentación de agua y otro para la construcción de un estanque.

Jalonamiento del trazado de un canal de alimentación de agua

2. Ya se ha visto en los capítulos precedentes, en primer lugar cómo realizar el levantamiento del eje de un canal de alimentación de agua (ver Secciones 7.1 y 8.2), luego cómo trazar su perfil longitudinal (ver Sección 9.5) y su sección transversal (ver Sección 9.6). Por otra parte se ha visto cómo se trazan las curvas de nivel (ver Sección 8.3) para determinar rápidamente el posible trayecto de un canal entre la toma de agua y los puntos de llegada del agua a la granja acuícola.

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242a.GIF (5144 byte)
 
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3. Una vez que el trayecto del canal de alimentación ha quedado cuidadosamente definido y marcado sobre el terreno, se lo debe jalonar para poder luego iniciar su construcción. A tal efecto, en primer lugar se debe limpiar una banda de terreno de 1 a 2 m de ancho, a lo largo del eje del canal. A continuación, se coloca una serie de pequeños jalones a lo largo del eje. La parte superior de esos jalones debe corresponder a un nivel de referencia horizontal, o sea que los extremos superiores de los jalones se deben encontrar todos a la misma altura.

4. El espacio entre los jalones de referencia depende del método de nivelación utilizado. Generalmente, el procedimiento más simple consiste en nivelar a partir del punto inicial A con una regla rectilínea de 4 m y un nivel de albañil (ver Sección 6.6). También se puede utilizar un clisímetro (ver Sección 4.5) y una mira con tablilla. En ese caso los jalones se instalan a 5 ó 10 m, unos de otros.

5. A continuación se determina la sección transversal del canal (ver volumen siguiente de la presente serie). Si es necesario se agregan otros jalones para facilitar el trabajo de excavación.

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243a.GIF (4400 byte)
     

243b.GIF (5276 byte)
 
Sección transversal
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6. Si se construye un canal cuyo fondo no tiene pendiente, se puede indicar a los obreros a qué profundidad constante deben excavar dándoles una estaca de madera que tenga el mismo largo que el extremo superior de los jalones del eje.

7.Si se construye un canal cuyo fondo tiene pendiente, el método más simple consiste en darle una pendiente idéntica al nivel de referencia horizontal, dado por los extremos superiores de los jalones clavados en el eje del canal. A tal efecto, se procede de la siguiente manera:

(a) Teniendo en cuenta el valor de la pendiente y la separación entre los piquetes, se calcula la diferencia de altura existente entre dos piquetes sucesivos.

Ejemplo

Se lleva a cabo la nivelación con una regla y un nivel de albañil y se colocan los jalones con un intervalo de 4 m. Si la pendiente del fondo del canal debe ser por ejemplo de 0,1 por ciento, la diferencia de nivel entre dos jalones sucesivos debe ser igual a (0,1 m x 4 m) ÷ 100 = 0,004 m = 4 mm.

Fondo del canal sin pendiente
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Determinación de la pendiente
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(b) Se corta un pequeño trozo de madera que tenga un espesor igual a dicha diferencia de nivel.

(c) Se coloca el trozo de madera en el extremo superior del segundo jalón; se hunde un poco más ese mismo jalón en el suelo, hasta que el primero y el segundo estén otra vez a la misma altura. Se puede utilizar una regla y un nivel de albañil.

(d) En el tercer jalón se coloca el trozo de madera y se lo hunde en el suelo hasta que otra vez está a la misma altura que el anterior.

(e) Se repite la operación descrita hasta llegar al otro extremo del eje del canal.

(f) La línea que une la parte superior de los jalones colocados en el eje del canal, presenta ahora la misma pendiente que debe tener el fondo. Es posible excavar el canal tal como se ha indicado en el punto 6, usando una longitud constante de referencia a partir del extremo superior de cada jalón.

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Jalonamiento del fondo de un estanque antes de su construcción

8. Ya se ha visto cómo se realiza el levantamiento del perímetro o del borde de un estanque, trazando una serie de áreas rectangulares y los ejes de los diques que se quieren construir (ver Sección 3.7), y también trazando las curvas de nivel correspondientes al nivel máximo del agua (ver Sección 11.2).

9. Una vez determinada la superficie de los estanques, pero antes de comenzar la construcción, es útil conocer la importancia de los volúmenes de tierra que se deben desplazar en los diferentes puntos del estanque. También se debe indicar claramente sobre el terreno tales circunstancias para que los obreros puedan llevar a cabo correctamente la construcción. A tal efecto, se debe jalonar el fondo de cada estanque.

 
246.GIF (7182 byte)
     

10. Una manera simple de llevar a cabo el jalonamiento del fondo de un estanque consiste en realizar un levantamiento radial a partir del punto más bajo del futuro estanque, o sea desde el punto de salida del agua. Se procede de la siguiente manera:

(a) A partir del punto O (punto más bajo del futuro estanque), se colocan jalones marcando una serie de líneas rectas trazadas radialmente que cubran la mayor parte de la superficie del fondo del estanque.

 
247.GIF (4396 byte)
     

(b) Comenzando por ejemplo, con la recta OX, se hunden una serie de jalones separados por una distancia constante. La distancia elegida depende del método de nivelación utilizado. Por ejemplo, es de 4 m si se utiliza una regla y un nivel de albañil, y de 5 a 10 m si se utiliza un nivel con dispositivo visual.

 
247a.GIF (4026 byte)
     

(c) A partir del punto O, se nivela la recta OX y se coloca el extremo superior de todos los jalones a un nivel de referencia horizontal.

 
247b.GIF (4626 byte)
     

(d) Se repiten las operaciones descritas para todas las rectas radiales marcadas. De tal manera, se obtiene una serie de jalones cuyos extremos superiores están todos en el mismo nivel de referencia y repartidos por toda la superficie del fondo del estanque.

 
247c.GIF (5014 byte)
     

(e) En cada jalón se indica visiblemente la distancia vertical que separa el extremo superior de dicho jalón del fondo del estanque.

 
248.GIF (3067 byte)
     

(f) Teniendo en cuenta la pendiente que necesita el fondo del estanque (ver volumen siguiente de esta serie) y la distancia que separa dos jalones sucesivos en cada recta radial, se calcula la diferencia de nivel necesaria entre dos jalones vecinos.

 
Calcule la diferencia de altura de la pendiente que se desea tener
248a.GIF (3234 byte)
     

Ejemplo

  • Pendiente del fondo del estanque: 1 por ciento.
  • Distancia entre los jalones: 5 m.
  • La diferencia de nivel debe ser: (1 m x 5 m) ÷ 100 m = 0,05 m = 5 cm.
 
248b.GIF (5285 byte)

(g) Teniendo en cuenta la altura determinada que se le debe dar al punto O en la salida del estanque (ver el próximo volumen de la presente serie) y en función de la altura medida en el extremo superior del jalón hundido en ese punto, se calcula la diferencia de altura requerida en el punto O, medida a partir del extremo superior del jalón. Se marca claramente tal diferencia en el jalón O.

Ejemplo

  • Altura que debe tener el punto O según los planos de construcción = 102,53 m.
  • Altura real del extremo superior del jalón O, decidido por nivelación a partir del levantamiento topográfico = 103,434 m.
  • Diferencia de nivel requerida en el punto O = 103,43 - 102,53 m = 0,90 m = 90 cm.
 
249.GIF (7174 byte)
     
(h) Comenzando con la recta OX en el punto O, se calcula la diferencia de nivel entre el extremo superior del jalón y el fondo del estanque para cada sucesivo jalón. Se resta cada vez la diferencia obtenida más arriba en (f). Se repite la operación para todas las otras rectas radiales. Para facilitar las mediciones se puede utilizar un cuadro simple como el que se incluye aquí abajo. Se escriben claramente dichos valores en los jalones; durante las excavaciones, los obreros tienen presente tales indicaciones.  
Línea OZ
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Ejemplo

Diferencia de altura entre el extremo superior de los jalones y el fondo del estanque, en centímetros

Línea
Jalones
01
a
b
c
d
e
f
OX
90
85
80
-
-
-
-
OY
90
85
80
75
-
-
-
OZ
90
85
80
75
70
65
60
...
...
...
...
...
...
...
...

1De acuerdo con el plano, la diferencia de altura en el punto 0 es de 90 cm. La diferencia que se substraeen todos los casos es de 5 cm, como se ve arriba. .

 
249b.GIF (5954 byte)

   ANEXO I

Algunas fórmulas matemáticas útiles para los cálculos relativos a figuras geométricas regulares
PERÍMETROS Y SUPERFICIES

Figura
Perímetro (P) 
 Área (A)
Cuadrado a
P = 4a
A = a2
Rectángulo ab
P = 2a + 2b
A = ab
Triángulo rectángulo abc
P = a + b + c
A = ab ÷ 2
Trapecio abcdh (a paralelo a c)
P = a + b + c + d
A = (a + b) (h ÷ 2)
Círculo rd
P = 6.28r
P = 3.14d
A = 3.14r2
A = 3.14d2 ÷ 4

LONGITUD DE LOS LADOS DE UN TRIÁNGULO RECTÁNGULO

ABC abc

c = a cos ABC 
b = a sin ABC 
c = Ö(a2-b2)
b = c tan ABC


Nota: tan - ver Anexo II; cos - ver Anexo III; sin - ver Cuadro 14


  ANEXO II

Tangentes y valores de los ángulos
(Tan = ángulos expresados en grados d y minutos m)


ANEXO Ill

Valores de los cosenos de los ángulos
(d = grados, m = minutos, cos = coseno, x = diferencia)

CUADRO PRINCIPAL


CUADRO DE PARTES PROPORCIONALES, P

Ejemplo

Para calcular los valores intermedios de la función coseno utilizando las partes proporcionales, para el cos 7°38', por ejemplo, proceder como sigue: