Para cualquiera de los métodos de drenaje, el sistema debe contener tres partes funcionales.
Sistema colector
.
Se refiere a zanjas de desviación, callejones, zanjas superficiales, y surcos profundos, que tienen como función recoger el agua superficial y/o subsuperficial.Sistema de evacuación
.
En este caso, se trata de una zanja o canal a cielo abierto que recibe el agua del sistema colector y lo conduce hasta la salida.Salida
.
Punto terminal del sistema de drenaje, donde se entrega el agua extraída del lote a una fuente natural, generalmente.En cuanto a los métodos de drenaje podemos identificar dos grandes grupos, el drenaje superficial y el drenaje subsuperficial.
Drenaje superficial.El drenaje superficial se encarga principalmente de retirar el agua de escorrentía sobre el campo, para esto se vale de la construcción de zanjas de tamaño reducido, normalmente de 40 x 40 cm, las cuales se construyen muy fácilmente en zonas de ladera siguiendo las curvas de nivel.
Drenaje subsuperficial
.
El drenaje subsuperficial se encarga de retirar el exceso de agua de la zona de raíces, es decir previene la saturación del suelo. En este caso se tiene dos grandes sistemas de drenajes: abierto y cerrado.
Para establecer un sistema de drenaje antes que todo se deben analizar las condiciones del lugar con problemas de drenaje. Inicialmente por medio de estudios de campo se estudian los factores que afectan el esquema de la corriente tales como presencia de estratos impermeables, carga hidráulica de llegada y salida de la corriente del sistema, permeabilidad y velocidad de de corriente entre otras.
En algunas ocasiones esto parece incierto en la práctica, por tanto es recomendable antes que todo identificar las condiciones del entorno y luego proceder a hacer las investigaciones, las mediciones de campo y establecer los criterios para los trazados.
El tendidodel sistema de drenaje depende de la magnitud del problema de eliminación, es decir,
si el sistema debe responder a un área grande o solamente a un lugar, como el cauce de un río anegado. Las configuraciones más comunes son las siguientes.
Sistema de reja
.
Aplicado en terrenos planos, en donde se reúnen las líneas laterales con el colector principal por un solo lado.Espina de pescado
.
Utilizado cuando la zona por drenar presenta una depresión a la cual se unen las líneas laterales y no permiten la construcción de otros colectores.Sistema de intersección
.
Empleado en zonas planas y húmedas donde el exceso de agua proviene de zonas altas contiguas, y los drenes se colocan en el punto de intersección entre las áreas altas y la región plana.
-
Sistema de drenaje subsuperficial abierto.
En este caso se construyen canales sobre el campo encargados de drenar el agua subsuperficial.Este sistema tiene la ventaja que permite de igual forma captar aguas superficiales (de escorrentía). El inconveniente con los sistemas abiertos es que ocupan un espacio importante dentro de la explotación, minimizando el área disponible. Los sistemas de drenaje tienen una categorización de los canales de acuerdo a su función principal.Terciarios
.
Son los canales más pequeños pero a la vez los más importantes, son los encargados de captar el nivel freático e interponerse al flujo de éste. Recordar que de acuerdo a la energía potencial que presenten las líneas de flujo, las aguas freáticas tenderán a moverse al interior del suelo. Para captar la mayor cantidad de agua y aumentar en consecuencia en el menor tiempo posible la profundidad del nivel freático, los drenes terciarios se ubican perpendicularmente al flujo de las aguas freáticasSecundarios
.
Son canales encargados de tomar el agua recolectada por los canales terciarios en un lote determinado y entregarla a los primarios.Primarios
.
Son los canales más grandes, encargados de tomar toda el agua recolectada en el lote o finca y entregarla a un río o quebrada. Es necesario hacer claridad que la entrega del agua drenada sólo debe hacerse en un punto para evitar problemas con la dinámica hidráulica del río. Estos canales deben diseñarse hidráulicamente, aunque en la práctica se han generado unas medidas que sirven de orientación, las cuales se muestran en la Figura 47.El mantenimiento de los canales debe ser oportuno, para la operación continua y satisfactoria del sistema. Un canal grande de drenaje sin mantenimiento, puede ser destruido en el término de diez años. Las causas principales para la falla de las zanjas abiertas son el crecimiento excesivo de vegetación, y la erosión del cauce y sus márgenes. Se han hecho críticas al respecto de los drenes de zanjas abiertas, porque desperdician un terreno considerable, requieren de limpieza frecuente, están sujetos a la erosión y albergan y distribuyen malezas; sin embargo, han demostrado ser útiles en tierras de bajo costo y donde las raíces de las plantas impiden los drenes de tubos. Se emplean también los drenes abiertos cuando no existen salidas satisfactorias para los drenes de tubos. Se pueden usar drenes abiertos para el canal principal de drenaje, combinados con drenes de tubos laterales, que descargan aguas superficiales o del subsuelo, cuando el nivel freático está muy superficial y la pendiente del terreno lo permite.
Los drenajes abiertos se emplean para llevar el agua a desagües situados a grandes distancias. El agua puede afluir directamente a los drenes abiertos, o bien de colectores entubados subterráneos. En cuanto sea posible, la pendiente del dren debe ajustarse a la pendiente natural del terreno y a la diferencia de nivel entre éste y el canal colector. El declive no debe ser tan bajo que origine sedimentación, ni tan alto que produzca erosión. Como referencia se pueden tomar los siguientes valores: para colectores principales, entre 0.05 y 0.1%; para colectores secundarios, entre 0.1 y 0.4%; y para los colectores terciarios o drenes pequeños, entre 0.4 y 1.0%
La inclinación de los taludes de los canales abiertos depende casi de un modo absoluto, del tipo de suelo; las pendientes pueden ir desde el 20% para terrenos arcillosos compactos, hasta el 30% para suelos sueltos o arenosos.
Los dos métodos principales para construir zanjas abiertas se basan en el uso de equipo mecánico o con explosivos. El segundo solamente es aplicable a regiones donde las máquinas les resulte imposible labrar el suelo. Para la construcción de canales se utilizan máquinas modernas como las excavadora de rueda, la draga de arrastre, la retroexcavadora, la pala
mecánica, la excavadora de plantilla, la niveladora de cuchilla, la niveladora cargadora, el buldózer, la draga hidráulica y el cucharón de quijadas
.
Sistema de drenaje subsuperficial cerrado
.
Los sistemas cerrados se caracterizan porque en lugar de canales terciarios se cuenta con tuberías perforadas que cumplen la misma función que los anterioresEn este caso las tuberías permiten la utilización de la totalidad del área disponible, con lo que no se presentan pérdidas de terreno. Para el diseño de los canales terciarios, se trabaja con flujo a medio tubo, es decir, el tubo de drenaje solo debe llenarse a la mitad, para lograr esto, en el diseño para la obtención del diámetro se trabaja con el doble del cauda