MANEJO DE PEQUEÑOS EMBALSES DE LA REGIÓN DE LA RIOJA
O.Castaño, M. Mamaní, A. Pollini
Universidad Nacional de La Rioja
Vicente Bustos y Av. Laprida
e-mail : secyt@unlar.edu.ar
ABSTRACT
The possibilities for hydric utilization in agricultural and cattle-raising activities result from the combination of several variables such as the geological, morphostructural, or meteorological to name a few. By considering them, it is possible to determine two distinct regions in the Province of La Rioja, Argentine Republic.
One of those regions is confined to agriculture (vineyards, olive groves, jojoba fields, etc.).
It spreads over the valleys on the northern, central, and western areas of the Province. The other one, known as the "Plains of La Rioja", is confined to cattle raising. It spreads over the eastern and southem areas of this Province.
This "Plains" region, generally ignored by govermental programs, has been considered in a technology transfer program developed by the National University of La Rioja in order to improve hydric management in small-size reservoirs, which are the most important waterworks for cattle drinking and household usage.
Although the University study encompasses reservoir water management in general, much stress has been placed in experimental low-cost water treatment-affordable to local producers-designed for lowering evaporation, infiltration and silting rates, considering those are the conditions that restrict reservoir water availability to only 7 or 8 months per year.
Laboratory results allow us to expect eaporation rates to be 30% lower than usual by covering reservoirs with very ligth canvas tents. Hydraulic conductivity for infiltration is expected to be lowered from 0.47 m/day to only 0.02 m/day by adding 18% of miscellaneous local clays to the reservoir bed. Silting treatment is expected to be improved by carrying out pre-silt-removal studies that guarantee matter extraction with minimim bed damage
INTRODUCCION
El área estudiada corresponde a los departamentos cercanos a la ciudad capital y totalizan un área de 47.837 Km², prácticamente el 50% del territorio provincial (Figura 1); los resultados obtenidos puede ser extendidos a provincias vecinas con problemáticas semejantes.
Geológicamente el área de estudio, en la provincia, corresponde al típico ambiente de las Sierras Pampeanas. En el aspecto morfológico las unidades mayores están representadas por el ambiente serrano de las Sierras de Ambato, Velazco y Los Llanos y la llanura propiamente dicha ; en está se distinguen conos aluviales, barreales, médanos y los niveles de base representados por las Salinas la Antigua, Grande, Mascasin y Pampa de las Salinas.
En el orden hidrológico, se advierten las áreas de alimentación ubicadas en el ambiente serrano, único ambiente donde se verifica el escurrimiento superficial permanente o semipermanente, las áreas de recarga o del pie de monte y la de almacenamiento en toda la llanura, en la que la geología del subsuelo determina una capa freática de poco espesor y con marcadas oscilaciones estacionales y acuíferos confinados en la sedimentación del periodo terciario, con bajos parámetros hidráulicos y presencia de minerales que salinizan el agua. La llanura se presenta cubierta con una reducida sedimentación de edad cuartaria, sumamente permeable, que limita el escurrimiento superficial al periodo de lluvias estivales.
Complejidad del marco regional
El problema del agua en los Llanos de La Rioja tiene marcada trascendencia en los aspectos políticos, social y económico, y es uno mas de los varios aspectos restrictivos que configuran en su conjunto una problemática muy compleja.
Entre las tantas variables que coadyuan al subdesarrollo de la región de los Llanos Riojanos, además del agua, se encuentra el régimen de tenencia de la tierra, minifundios, campos comuneros, baja receptividad del campo en pasturas para el ganado, carácter extensivo de la actividad ganadera, falta de cercados, mercado irregular, imposibilidad de apoyos crediticios para mejoras y tecnologías, aislamiento poblacional, etc. Es precisamente por esta complejidad que la acción estatal, a través de planes de gobierno, debería planificar el desarrollo regional, desde un marco de análisis global con grupos de trabajo interjurisdiccional e interdisciplinarios.
O sea que la óptica de la problemática a resolver debe ser mas amplia que la adoptada para este estudio, con el que solo pretendemos mejorar el uso del agua, sin incursionar en las otras variables restrictivas.
El recurso hídrico-represa
La región de los Llanos de La Rioja, en el territorio provincial, presenta grandes restricciones para la disponibilidad del recurso hídrico, tanto superficial como subterráneo, no solo por los condicionantes naturales (lluvias escasas y concentradas, terrenos muy permeables que no permiten escurrimientos superficiales continuos, subsuelo desfavorable para la explotación de acuíferos, etc.) sino también por la falta de tecnología y mal uso del agua como reflejo de pautas culturales anacrónicas y falta de apoyo estatal.
Las precipitaciones se concentran en los meses estivales y alcanzan valores comprendidos entre 200mm y 500mm al año, mientras que la evaporación registrada está comprendida entre 2000mm y 2500mm anuales en pequeños embalses ganaderos.
No existiendo vertientes, con un subsuelo que no garantiza caudales y calidad química para la explotación del agua subterránea, en la mayoría de los casos y con escurrimientos superficiales que coinciden temporalmente con las lluvias estivales, la única posibilidad de disponer de recurso hídrico se restringe a captar y almacenar los caudales de crecida.
Con ese criterio es que el poblador rural desde épocas precolombinas ha construido pequeños embalses (hasta de 30000 m³), antiguamente en forma natural y actualmente con medios mecánicos. El método constructivo es simple; se excava el terreno y el producto de la excavación se deposita en la periferia a modo de montículos alargados que reciben el nombre de "bordos" y que ejercen la función de barreras rompevientos. El sector excavado y que almacena el agua es conocido localmente como "cava" y el pasillo de aproximadamente 5m de ancho entre los bordos y la cava se lo denomina patio y tiene el objeto de permitir el ingreso y egreso de ganado.
(Figura 2)
Algunas de estas represas tienen obras complementarias como por ejemplo vertederos de crecidas, pero en la mayoría de los casos la usanza tradicional acostumbra a prescindir de las mismas, ya que una vez llena la represa, el excedente no aprovechable por falta de almacenamiento se evacua por reflujo por el mismo lugar por el que ingresa el agua. Este excedente fluye pendiente abajo por cauces naturales y se infiltra en sectores alejados en los que no se los puede utilizar, lo que permite sugerir en caso de condiciones geológicas favorables estudiar la posibilidad de recarga artificial para aprovechar el volumen infiltrado cuando la represa esta en condiciones de embalse mínimo o nulo.
A diferencia de la región agrícola, en la que se aprecian avances tecnológicos en sistemas de riego de alta tecnología, en la región ganadera no se ha hecho ningún aporte en transferencia tecnológica vinculado al uso del agua. Fiel reflejo de ello es que en ninguna de las 2500 represas riojanas se ha considerado el problema de las perdidas por evaporación, pese a que pueden alcanzar el 40% del agua ingresada anualmente.
Tampoco se realizaron aportes tecnológicos para disminuir las perdidas por infiltración en la cava, y en este aspecto la practica usual es permitir el ingreso del ganado para que pisoteando su propio estiércol, mezclado con el material arcilloso del embanque se consiga cierto grado de impermeabilización.
Otra de las obras existentes en algunas represas es el desarenador o "prerepresa" que tiene por objeto retener el material sólido transportado por el agua, su grado de eficiencia depende del mantenimiento a que es sometido.
Objeto de estudio
En el año 1988 se instaló instrumental de medición (piezómetro, evaporímetro, pluviómetros, etc.) en dos represas representativas de la región (Bajo Hondo y El Estanquito) donde se regfistraron las distintas variables del balance hídrico de las mismas. En un año de mediciones diarias, dichas variables indicaron que en dichas represas sólo podia aprovecharse para el consumo el 35% del agua que habia ingresado en el año, mientras que el 65% había constituido las perdidas, discriminadas en 40% por evaporación y el 25% por infiltración, (Castaño et al, 1899) En función de estos valores , que representan la problemática de la mayoría de las represas riojanas se elaboró este estudio cuyo objeto es el de desarrollar tecnologías apropiadas para disminuir los valores de evaporación, infiltración y embanques en los referidos embalses.
Experiencias realizadas y resultados
La evaporación alcanza valores máximos de 2500mm por año constituyendo el principal factor de perdida en las represas y aunque motivada por distintos parámetros, (energía radiante, viento, presión atmosférica, etc.) en el caso particular de los pequeños embalses, se considera necesario agregar una nueva variable como es la acción antrópica y que hasta el momento no es valorada para construir las represas. Esta acción influye en la evaporación, según el diseño y la orientación, considerando al viento dominante de la región.
En cuanto al diseño adoptado se han observado represas de forma circular, elipsoidal, cuadrada, rectangular y en forma de L; de todos estos diseños, se consideró el rectángulo como el mas adecuado, cuando el lado o bordo largo de la represa enfrenta la dirección preferente del viento dominante.
Mediciones efectuadas en varias represas permiten suponer que el principal agente evaporante es el viento. El efecto de barrera rompeviento que ejerce el bordo de la represa que mira a barlovento provoca un ascenso del viento y cuando se produce el descenso del mismo no alcanza a tocar el agua del embalse sino al terreno de sotavento, cuando el diseño de la represa es rectangular.
A la inversa del caso anterior el efecto perjudicial del viento es máximo en diseños de represas tendientes a la equidimensionalidad o bien en represas rectangulares con el bordo corto enfrentando al viento dominante. En este último caso, barrerá la mayor parte de la superficie del embalse, incentivando la evaporación, ya sea porque desplaza el aire húmedo estanco sobre el embalse reemplazando el mismo con aire seco o bien porque el efecto del oleaje que produce aumenta el efecto de evaporación.
Otro aspecto no valorado en el proceso de evaporación es la necesidad de aumentar la profundidad de la excavación con respecto al área de la represa, ya que a mayor superficie habrá mayor evaporación (Díaz R. Et. Al, 1983).
En función de lo expuesto se han investigado a nivel de desarrollo experimental distintos tratamientos retardadores de la evaporación en 11 tanques evaporímetros con toldos suspendidos sobre el agua y en otros casos con material flotante registrando la eficiencia antievaporante de cada uno de ellos con un registro de 700 días. Los materiales empleados fueron: tela media sombra negra y verde, cañizo, cartón aluminizado, toldo de telgopor, también se utilizó botellas plásticas pintadas interiormente de color blanco, botellas de vidrio, envases metálicos, etc. (Figura 3) Se seleccionó el de tela media sombra color verde a modo de toldo, con el cual se consiguió disminuir en un 30% la evaporación registrada en el tanque testigo.
Se considera con cierto grado de prudencia, que este porcentaje en la disminución de la evaporación se podrá elevar al 40% complementando el tratamiento el tratamiento de toldos con cortinas rompevientos verticales de 2 metros de altura a instalarse sobre el bordo de barlovento.
Para ello se ha seleccionado para una próxima etapa, una represa piloto (en la localidad de Talamuyuna) para comprobar las estimaciones de los modelos obtenidos.
El toldo a instalar para disminuir la evaporación, cubrirá el 50% de la superficie de la represa y tendrá una inclinación hacia sotavento fijado el bordo que mira a barlovento y al patio de sotavento. (Figura 2)
Para evaluar diariamente la eficiencia del tratamiento seleccionado, se instalarán 3 tanques evaporímetros, uno de ellos sobre el bordo de barlovento, otro cubierto con tela media sombra en el 50% de su superficie y un tercero que tendrá carácter de flotante y se lo ubicará en la parte mas profunda de la represa debajo del toldo de media sombra.
Cabe consignar que además de los tres tanques evaporímetros el dispositivo de control se completará con un relevamiento planimétrico de la represa a escala 1:500 y con instrumental de una estación meteorológica para cuantificar y correlacionar los valores de evaporación.
Infiltración
Mediciones efectuadas por el grupo de trabajo indican que en una represa con varios años de uso puede esperarse una perdida por infiltración del 25% del total del agua ingresada al año.
Para impermeabilizar el piso de la represa, la practica usual del poblador consiste en el pisoteo del ganado sobre su propio estiércol, sin embargo tal metodología provoca contaminación bacteriológica, en valores que superan los máximos permisibles y consecuentemente el peligro cierto de contraer enfermedades de transmisión hídrica por parte del poblador que consume el agua de la represa sin ningún tipo de tratamiento para las bacteria coli (Daniele G. Et al 1996).
Con la finalidad de ofrecer al productor un tratamiento alternativo, al usualmente practicado, dado los peligros sanitarios que de él derivan se ha experimentado con distintos tratamientos en distintas dosis y en forma de aplicación, en suelos típicos de las represas (Auvinet G. Et al, 1986).
Se utilizó para esta experiencias un suelo altamente permeable (limo-arenoso, libre de materia orgánica) y permeámetros de carga variable con tubos portamuestras de 0.30m de largo y columna de agua de 1m. Los permeámetros fueron construidos por el grupo en caño de pvc de diámetro interno de 47mm. Desde esta experiencia se han obtenido valores comparativos entre los distintos tratamientos. Los resultados obtenidos se correlacionaron con experiencias, de los mismos tratamientos, en zanjas de infiltración.
Antes de comenzar a medir los descensos de agua, se dejó a la muestra durante 20 días en condiciones de sumergencia total. Los tratamientos investigados se realizaron con suelo cemento, suelo cal, carbonato de sodio, hidróxido de sodio, arcillas locales, ceniza de algarrobo, aserrín de pino, etc. Se tuvo en cuenta no solo la eficiencia del tratamiento (disminuciones de la conductividad hidráulica) sino también los costos y la factibilidad de aplicación de acuerdo a las características de nuestro medio rural.
Finalmente se seleccionó el tratamiento consistente en la aplicación del 18%, en peso, en los 0.3m superiores del terreno, de arcillas locales ya sea aflorantes o subyacentes a poca profundidad. Con dicha metodología se logró disminuir la conductividad hidráulica del suelo natural de 0.46m/día a solo 0.02m/día (Castaño O. et al, 1998; Castiglione B. et al, 1997).
Con este tratamiento se considera que se logrará mayor eficiencia, al aplicarlo en una represa donde sería factible el apisonamiento mediante rodillos patas de cabra o simplemente con ruedas de tractor. Se eliminaría la necesidad de ingresar ganado para la impermeabilización. El suministro para bebidas ganaderas se efectuaría mediante la construcción de bebederos externos.
Para represas que necesitan trabajos de desbarre, un tratamiento alternativo podría ser la redistribución del material extraído (arcillas con alto contenido de materia orgánica y muy plásticas) en sectores de la cava, que potencialmente puedan representar puntos de fuga del agua a embalsar. Debe advertirse sin embargo que en este casi se estaría utilizando materiales contaminados con bacteria coli.
El embanque
La deposición del material sólido en la cava de la represa se produce por el arrastre estival de sedimentos de la cuenca de alimentación y la magnitud del proceso está en función de la intensidad de la lluvia, de las pendientes, del grado de empastamiento de los colectores naturales, del tipo de terreno, y del grado de mantenimiento del desarenador.
La práctica tradicional para disminuir el ingreso de estos aportes sólidos al embalse, que lógicamente le quitan capacidad de almacenamiento, es la de construir una pequeña represa (o prerepresa o desarenador) aguas arriba de la principal, que retiene el material grueso (arenas) transportado por tracción y saltación.
Como la falta de mantenimiento periódico de estas obras complementarias es una constante en nuestro medio, la colmatación de esta excavación la transforma en una arenal y deja de cumplir la función para la cual fue construida.
Aún en buenas condiciones de funcionamiento, la prerepresa no retiene el material transportado en suspensión, flotación y disolución (limos, arcillas, materia orgánica, compuestos químicos, etc.) que ingresa a la represa provocando un embanque progresivo, mucho mayor cuando a ellos se le agrega el ingreso de material grueso, por mal funcionamiento de la prerepresa o por ausencia de la misma.
Cuando este embanque a criterio de los pobladores adquiere ciertas dimensiones, motiva una discusión anacrónica y recurrente entre dos opciones que a nuestro criterio son erróneas y deben ser seriamente replanteadas. Una de estas opciones es la de contratar trabajos de desbarre con empresas del medio, por determinada cantidad de metros cúbicos a extraer sin ningún estudio previo. Se ha advertido que en muchas represas, a raíz de la ausencia de esos estudios los trabajos de excavación producen casi invariablemente lo que el poblador llama rotura de piso.
Sondeos exploratorios realizados con palas barrenos manuales y motohoyadoras indican que el subsuelo de estos embalses esta conformado usualmente por una sedimentación de tipo lenticular y por ello, las condiciones hidráulicas del piso varían en los distintos sectores de la represa. Por tales circunstancias las excavaciones realizadas con el método tradicional dejan una vez terminadas sectores de lentejones permeables que infiltraran el agua a embalsar, hasta que el pisoteo del ganado luego de varios años logre cierto grado de impermeabilización. Hasta que ello ocurra el lapso de sequía en la represa será mayor que en situaciones de piso medianamente impermeabilizado.
Invocando los argumentos expuestos, otros represeros son reacios a los desbarres pero adoptan otras opciones tal vez peores como es la de no desbarrar, pese a que el embanque puede haber disminuido la capacidad de almacenamiento a solo la tercera parte de la original.
Por las razones apuntadas se cree necesario que dichas pautas culturales en el manejo de las represas deben ser modificadas adoptando criterios sustentados en dos aspectos fundamentales: 1) mantenimiento periódico de tomas, desarenadores, y represa; 2) estudios previos a los desbarres y control técnico durante la ejecución de los mismos.
El estudio previo al que se hace referencia demanda, según lo hemos comprobado, tres días de trabajo de dos profesionales y consiste en un relevamiento topográfico de la represa, a escala a 1-500, calculando el volumen actual de almacenamiento y la ubicación de una cuadrícula de sondeos exploratorios que serán ejecutados a una profundidad, de por lo menos 1m, por debajo del embanque. Ejecutados los sondeos (20) y analizadas las muestras del subsuelo, se estará en condiciones de definir la profundidad de la excavación a realizar, para cada uno de los sectores de la represa, como alternativa de la practica tradicional de extraer un espesor uniforme de excavación.
Los resultados obtenidos permitirán ajustar el volumen de excavación a contratar y cuantificar el volumen de almacenamiento que tendrá la represa fuego del desbarre. La merma en la capacidad de almacenamiento, como resultado del embanque, determina obviamente una merma en la disponibilidad hídrica con los años de uso. Como la práctica tradicional no contempla disminuir las cabezas de ganado, ajustando esa disminución a la disponibilidad real de agua de la represa, manteniendo en cambio la misma carga vacuna, se aumenta progresivamente un mayor numero de días anuales de sequía o bien una cantidad cada vez menor de cabezas de ganado que podrían abastecerse con la bebida.
Lo anteriormente expuesto se ejemplifica a modo de caso hipotético (pero ajustado a realidad); una represa de 10.000 m² que recibe un embanque anual de 0.10 m de espesor, sufre una disminución anual de capacidad de almacenamiento del orden, de los 1000 m³.
En el gráfico siguiente, se representa tal situación en una represa con 10 años de funcionamiento, la columna I representa la merma en la capacidad de almacenamiento, la columna II ejemplifica la capacidad de regulación, siempre mayor que la capacidad de almacenamiento, ya que al año se verificará 4 ó 5 ingresos de agua que vuelven a llenar total parcialmente la represa. Como vemos, los aportes regulados son superiores en un 30 %. La columna III contabiliza las perdidas y dentro de ellas la columna IIIa equivale a la pérdida por evaporación, que podemos estimar en un 40% del volumen regulado, en la columna IIIb las perdidas por evaporación en el supuesto de haber instalado el tratamiento antievaporante que se sugiere en este estudio y que significaría un ahorro de agua evaporada de aproximadamente del 30%, ahorro que aumentaría la disponibilidad hídrica para el ganado y el consumo humano. La columna llIc se refiere a las perdidas por infiltración Los guarismos representados en las columnas lIla y llIc surgen de las mediciones que durante un año en las represas de Bajo Hondo y Estanquito, mientras que las columnas llIb se fundamentan en las eficiencias antievaporante obtenidas en gabinete durante 700 días de mediciones continuas.
Finalmente la columna IV, representa el remanente disponible para el consumo, según se haya o no aplicado el tratamiento antievaporante, mientras que la columna V la cantidad de vacas que estarían en condiciones de beber de acuerdo a la disponibilidad hídrica en disminución en el período adoptado de 10 años. Se ve en esta ultima columna que la cantidad de vacas que originalmente estaban en condiciones de beber en una represa de 20.000 rn3 de capacidad en diez años se reduce a la mitad.
Conclusiones y Recomendaciones
La multiplicidad de problemas que presenta la región de los Llanos de La Rioja, exige una planificación integral que contemple la totalidad de las variables que intervienen y no solo el aspecto hídrico como aborda este trabajo.
Sin perjuicio de incorporar otras actividades productivas, a la economía regional, es por el momento la ganadería la que ofrece posibilidades ciertas de rentabilidad. En función de lo expuesto entre otras acciones debería encararse una transferencia tecnológica para mejorar las pasturas y el uso del agua como así también implementar planes de fomento con apoyos crediticios, saneamiento de títulos etc.
En el aspecto hídrico, la principal obra de aprovechamiento es la represa, no obstante su baja eficiencia, ya que solo suministran al consumo alrededor del 35% del agua ingresada anualmente a estos embalses. Lo anteriormente señalado motivo el presente trabajo de investigación aplicada, cuyos avances permitirán efectuar la transferencia tecnológica en una represa piloto, durante el corriente año.
Las observaciones de campo en mas de 300 represas de la región mas la experiencia de gabinete (registro de 700 días) habilitan a efectuar las siguientes recomendaciones:
a) No continuar con los métodos tradicionales de construcción, desbarres y manejos de represas, sin antes efectuar estudios previos que contemplen la hidrología de la cuenca de alimentación, exploración del subsuelo mediante geofísica y sondeos exploratorios, coherencia entre el consumo previsto, la cuenca de alimentación y la capacidad de almacenamiento, necesidad de obras complementarias para evitar los embanques etc.
b) Adopción de diseños alargados y, para igual volumen de excavación, incrementar la profundidad de la cava en relación a la superficie de la represa. Orientar el largo de la excavación en forma perpendicular a la dirección del viento dominante. Analizar la posibilidad de tratamientos económicos para impermeabilizar el piso (ya experimentados en el proyecto) como alternativa al método tradicional del pisoteo del ganado, por el peligro sanitario que lleva implícito.
c) Utilizar bebederos fuera de la represa, que mejoraran la calidad bacteriológica del agua y también evitaran la desertización característica alrededor de estos embalses por el incesante transito vacuno y disminuirán la distancia ente los lugares de bebida y las pasturas contribuyendo al mayor engorde.
Ejecución del pozo cavado como fuente de provisión alternativa con la expectativa de aprovechar la recarga superficial producida por la infiltración en el embalse solo con indicaciones hidrogeológicas favorables, ya que el bulbo o la protuberancia de la freática o falsa freática, en el momento de ser necesitado después de varios meses, estará a cierta distancia aguas abajo, como consecuencia de la permeabilidad del acuífero.
Por ello la recarga solo será efectiva, si se da por ejemplo la presencia del estrato impermeable a poca profundidad, en cuyo caso será necesario la ejecución de una pantalla impermeable de arcilla o polipropileno que subterráneamente detenga el flujo de agua para ser explotado en situaciones de agotamiento estacional de la represas.
Instalación de tratamientos antievaporantes (toldos de tela media sombra ), ya que el costo del m³ de agua ahorrada por los mismos los hace mas convenientes que otras opciones tradicionalmente utilizadas: compra de agua a camiones proveedores, traslados del ganado a otras fuentes de provisión, mortandad o disminución de peso del ganado.
AGRADECIMIENTO
Se agradece la colaboración con la traducción al inglés de la Trad. Ana Paulina Peña Pollastri, M. A.
BIBLIOGRAFIA
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Daniele, R. 1996. Estudio de la calidad de Agua Comunidades rurales en los llanos de La Rioja, Universidad Nacional de La Rioja.
Diaz, R.; Pumares, J., Cáceres, R. - 1983 - "Manejo de Represas en los Llanos de La Rioja" -Instituto de Investigación de la Realidad Riojana - Universidad Nacional de La Rioja - Rep. Argentina.
MODULO PARA EXPERIENCIAS EVAPORIMETRICAS
Universidad Nacional de la Rioja Se aprecia en primer plano, diez tanque evaporímetros con distintos tratamientos antievaporantes (en toldos suspendidos y con materiales flotantes).
Registro de mediciones: 700 días
Tratamientos investigados: Tela media sombra verde, ídem negra, techo de cañizo, botellas plásticas flotantes, techo de pichana, envases metálicos (350cc) flotantes, techo de papel aluminizado, techo de cartón aluminizado, techo de telgopor, botellas de vidrio flotantes, etc.