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Tesis:

Estudio del riego con aguas regeneradas en parques y jardines en condiciones de clima mediterráneo

  • Autor: CANALES IDE, Freddy Ariel

  • Título: Estudio del riego con aguas regeneradas en parques y jardines en condiciones de clima mediterráneo

  • Fecha: 2024

  • Materia:

  • Escuela: E.T.S. DE INGENIERÍA AGRONÓMICA, ALIMENTARIA Y DE BIOSISTEMAS

  • Departamentos: INGENIERIA AGROFORESTAL

  • Acceso electrónico: https://oa.upm.es/80543/

  • Director/a 1º: RODRÍGUEZ SINOBAS, Leonor

  • Resumen: By 2050, 68% of the world's population will live in urban centers, increasing water use. Urban irrigation can be a major water consumer in arid and semi-arid environments, accounting for up to 60% of urban water consumption. The purpose of this study is to study irrigation management in large parks/gardens in Mediterranean climates and their water use efficiency and to propose a methodology to help technicians/managers to manage irrigation to obtain better irrigation efficiency (IE). The gardens of the Valdebebas urbanization, located in Madrid (Spain), with an extension of 18 hectares of landscaped parks, are chosen as a case study as an example of the application of smart irrigation in urban areas using reclaimed water. Currently, there is no standardized methodology for irrigation management in large parks and gardens. This work contemplates three fundamental aspects so that technicians/managers can carry out an adequate irrigation practice and a continuous evaluation; one is the determination of water needs and evaluation of water use; another is the mapping of water needs and indicators of water use evaluation; and the last one is the continuous evaluation of the ornamental quality of plants by remote sensing. The irrigation system at VBB is fully automated and mainly uses subsurface drip irrigation and, to a lesser extent, surface irrigation. Irrigation scheduling follows the usual procedure of most urban parks: the park technician/manager calculates the water needs of the plants by multiplying the reference evapotranspiration, obtained from climatic data from a nearby weather station, by a KC. In this study, the Water Use Classification of Landscape Species (WUCOLS III) method was used, which considers a garden coefficient KL, representative of all plant species in each park, instead of considering that of a single species as in the case of the classical KC crop coefficients. In addition, the water use efficiency, which would help to evaluate whether the application of irrigation water corresponds to the water needs and thus, to have an indicator to adjust the irrigation scheduling, is not usually considered. The study has chosen the Relative Water Supply (RWS) indicator for this purpose. This paper presents a novel methodology to estimate the spatial and temporal variation of irrigation IE in large urban parks, which can help the park technician/manager in irrigation scheduling decisions. This methodology first estimates the irrigation lamina using the traditional irrigation scheduling procedure and identifies zones with similar water needs that share the same electric valve (hydrozones). The IE is then calculated, using the RWS indicator, and maps are drawn with the hydrozones and with the corresponding cartographic IE values (GIS software). The methodology can be adapted to different spatial and temporal scales and has been applied to the VBB urbanization (Madrid) in the 2017 to 2019 irrigation campaigns. The results obtained in VBB parks showed a high spatiotemporal variation in IE. Likewise, this variation was also observed among the three years evaluated which could be due, among other factors, to differences in irrigation management. Finally, the use of satellite imagery to evaluate the ornamental quality of the plants and for irrigation scheduling of the parks is explored as well, in 2019. In addition, for each hydrozone, the NDVI (Normalized difference vegetation index) was estimated using Sentinel-2A satellite imagery that served to detect a threshold in the IE. It is concluded that both the information provided by remote sensing together with the proposed methodology are valuable tools available to managers/technicians of large parks that can help them make better decisions on irrigation practices. RESUMEN Para el 2050 el 68% de la población mundial vivirá en centros urbanos ejerciendo fuertes presiones en el uso de agua. El riego urbano puede ser un gran consumidor de agua en ambientes áridos y semiáridos, llegando a representar hasta un 60% del consumo de agua urbana. Esta tesis tiene por objeto estudiar el manejo de los riegos en parques/jardines de gran extensión, con clima mediterráneo, y su eficiencia en el riego (IE), así como, proponer una metodología que ayude a los técnicos/gestores a programar los riego para obtener una mejor IE. Para ello, se elige a la urbanización de Valdebebas VBB, en Madrid como como caso de estudio de riego con aguas regeneradas. La urbanización tiene 18 ha de parques y jardines regadas por goteo riego por goteo subsuperficial y en menor proporción superficial, con agua regenerada. Los sistemas de riegos están completamente automatizados. Dado que hasta hoy no se cuenta con una metodología estandarizada para el manejo del riego en grandes parques y jardines, el estudio realizado contempla tres aspectos fundamentales para que los técnicos/gestores realicen tanto un manejo del riego adecuado como un seguimiento continuado. Uno de ellos es la estimación de las necesidades hídricas y la evaluación de la IE, segundo, la elaboración de mapas con las necesidades hídricas y la IE y, por último, la evaluación continua de la calidad ornamental de las plantas mediante teledetección. La programación de riego de parques/jardines urbanos se lleva a cabo con el procedimiento habitual: el técnico/gestor del parque calcula las necesidades hídricas de las plantas multiplicando la evapotranspiración de referencia, obtenida por los datos climáticos de una estación meteorológica cercana, por un coeficiente KC. En el estudio realizado se utilizó el método Water Use Classification of Landscape Species (WUCOLS III) que considera un coeficiente de jardín Kj, representativo de todas las especies vegetales de cada parque, en vez de considerar el de una sola especie como en el caso de los coeficientes de cultivo clásicos KC. Además, la programación tradicional no suele tener en cuenta la IE que ayudaría a evaluar si la aplicación del agua de riego se corresponde con las necesidades hídricas y así, tener un indicador para ajustar la programación de riegos. En este documento se presenta una metodología novedosa para estimar la variación espacial y temporal de la IE de riego en parques urbanos de gran extensión, que puede ayudar al técnico/gestor del parque a la toma de decisiones en la programación del riego. Esta metodología estima primero la lámina de riego, siguiendo el procedimiento de la programación de riego tradicional, e identifica las zonas con necesidades de agua similares que comparten la misma válvula eléctrica (hidrozonas). A continuación, se calcula la IE, mediante el indicador RWS, y se dibujan los mapas con las hidrozonas y con los valores IE correspondientes (software SIG). La metodología puede adaptarse a diversas escalas espaciales y temporales y ha sido aplicada a la urbanización VBB en las campañas de riego de 2017 a 2019. Los resultados de la aplicación de la metodología a los parques VBB mostraron una alta variabilidad espacio-temporal de la IE. Asimismo, esta variación también se observó comparando los tres años evaluados y pudo deberse, entre otros factores, a las diferencias en el manejo del riego en cada campaña. Finalmente, la evaluación de la calidad ornamental de las plantas mediante el uso de imágenes satelitales, aparte de ayudar a la programación del riego, se estudió en la campaña de riegos 2019. Para cada hidrozona, se estimó el índice NDVI (Índice de Vegetación de Diferencia Normalizada) mediante imágenes de satélite Sentinel-2A que sirvió además para detectar su relación con la IE. Tanto la teledetección como la metodología propuesta son herramientas valiosas a disposición de los gestores/técnicos de grandes parques para ayudarles a adoptar mejores decisiones sobre la práctica del riego.