capacidad de infiltracion en suelos
TRANSCRIPT
-
8/3/2019 Capacidad de Infiltracion en Suelos
1/16
TEMA 5: Infiltracin
MARTA GONZLEZ DEL TNAGOUNIDAD DOCENTE DE HIDRULICA E HIDROLOGA
DEPARTAMENTO DE INGENIERA FORESTALE.T.S. DE INGENIEROS DE MONTES
UNIVERSIDAD POLITCNICA DE MADRID
-
8/3/2019 Capacidad de Infiltracion en Suelos
2/16
Infiltracin del agua en el suelo. Mecanismos que influyen
Importancia de la infiltracin
Medicin. Infiltrmetros y Simuladores de lluvia
Curvas de infiltracin. Datos de inters. Principales modelos de infiltracin
Factores que influyen en la infiltracin
Dunne & Leopold (1978)
-
8/3/2019 Capacidad de Infiltracion en Suelos
3/16
PROCESO DE LA INFILTRACIN: Entrada de agua al suelo
En dicho proceso intervienen tres subprocesos: Entrada de agua al suelo
Retencin de agua en el suelo
Movimiento del agua a travs del suelo
El agua entra en el suelo por las grietas y poros
de mayor tamao, por gravedad. De los poros de mayor tamao pasa a los demenor tamao, por capilaridad.
La infiltracin es un proceso que implica entraday movimiento del agua en el suelo, y se expresaen unidades de velocidad de paso: mm/h, cm/h
Un suelo en condiciones naturales presenta una porosidad en superficierelativamente elevada.
Dunne & Leopold (1978)
-
8/3/2019 Capacidad de Infiltracion en Suelos
4/16
IMPORTANCIA DE LA INFILTRACIN
Determina la cantidad de agua que entra en el suelo por las precipitaciones, ycon ello su humedad a lo largo del ao.
El agua no infiltrada escurre superficialmente, y puede llegar a incorporarse a
los cauces muy rpidamente, contribuyendo a la formacin de avenidas.
Dunne & Leopold (1978)
-
8/3/2019 Capacidad de Infiltracion en Suelos
5/16
MEDICIN DE LA INFILTRACIN
Infiltrmetros de anillo o de doble anillo:
Con ellos se mide directamente la velocidad con la que entra el agua en elsuelo. Miden una infiltracin forzada.
Simuladores de lluvia:
Con ellos se mide laescorrenta generada poruna lluvia artificial y, pordiferencia, el agua infiltradaen cada caso.
Dunne & Leopold (1978)
-
8/3/2019 Capacidad de Infiltracion en Suelos
6/16
CURVAS DE INFILTRACIN
Expresan la variacin de la velocidad de infiltracin con el tiempo, durantela lluvia
Datos de inters:
Infiltracin inicial (f0)
Infiltracin final: Capacidad deinfiltracin del suelo (fc)
Tiempo de equilibrio (tiempo a fc)
Infiltracin acumulada en t (F)Tasa de infiltracin media
V. M. Ponce (1989)
-
8/3/2019 Capacidad de Infiltracion en Suelos
7/16
Principales factores que determinan la forma de las curvas de infiltracin
(Dunne y Leopold, 1978)
-
8/3/2019 Capacidad de Infiltracion en Suelos
8/16
PRINCIPALES MODELOS DE INFILTRACIN
Modelo de Horton:cfft
fft
=
,,0 0kt
cc effff
+= )( 0
fodepende de la humedad precedente del suelo
fcdepende de las caractersticas permanentes del suelo
K es una constante que refleja el comportamiento del suelo durante la lluvia(disminucin de su infiltracin segn aumenta su humedad)
V. M. Ponce (1989)
-
8/3/2019 Capacidad de Infiltracion en Suelos
9/16
PRINCIPALES MODELOS DE INFILTRACIN
Modelo de Philip:
btatF +=5,0
Fes el volumen de agua infiltrada, acumulada en t
a: constante que representa la tasa de penetracin del frente hmedo
b: constante prxima al valor de la conductividad hidrulica en saturacin
batf += 5,05,0
bft
ft
=
,
,0
-
8/3/2019 Capacidad de Infiltracion en Suelos
10/16
FACTORES QUE INFLUYEN EN LA INFILTRACIN
1. Caractersticas de las precipitaciones
Altura:Lluvias muy prolongadas, aumentan la humedad del suelo ydisminuyen su velocidad de infiltracin
Intensidad: Lluvias muy intensas pueden llegar a destruir la porosidadsuperficial del suelo e inducir el sellado del suelo y la formacin de costra
-
8/3/2019 Capacidad de Infiltracion en Suelos
11/16
FACTORES QUE INFLUYEN EN LA INFILTRACIN
2. Caractersticas del suelo- Porosidad: Tamao del poro, Forma, disposicin, etc. Historia de uso del suelo
ARENA LIMO ARCILLA
SUPERFICIE DEL SUELO
SUBSUELO
PARTCULAS < 10M (%)
POROSIDA
D
P
0 40
0.2
20 60 80
0.6
0.4
Modificado de Tindall y Kunkel (1999)
-
8/3/2019 Capacidad de Infiltracion en Suelos
12/16
FACTORES QUE INFLUYEN EN LA INFILTRACIN
2. Caractersticas del suelo
Profundidad
Textura
Estructura Materia orgnica
Humedad precedente
Arena Limo Arcilla
Tiempo (hr)
Infiltracinacumulada
(cm
.)
0.5 1.5
0.5
1.5
1.0
1.0
2.00
2.0
1
2
3
4
0252015105
Suelo seco Suelo hmedo
Proporcindeinfiltracin
(cm./
hr)
Tiempo (hr)
Modificado de Tindall y Kunkel (1999)
-
8/3/2019 Capacidad de Infiltracion en Suelos
13/16
Grupo de suelo Capacidad de infiltracin
(mm/h)
Caractersticas del suelo
A 8 a 12 Arenas profundas, Loes profundos, suelos con buena
estructura
B 4 a 8 Loes poco profundos y suelos franco-arenosos
C 1 a 4 Suelos franco-arcillosos, limos arenosos poco profundos,
suelos pobres en materia orgnica, suelos arcillosos
D 0 a 1 Suelos con elevado porcentaje de arcillas hinchables,
suelos arcillosos pesados, ciertos suelos salinos
Tabla 5.4.- Grupos de suelo segn su capacidad de infiltracin
(Musgrave y Holtan, 1964)
-
8/3/2019 Capacidad de Infiltracion en Suelos
14/16
FACTORES QUE INFLUYEN EN LA INFILTRACIN
3. Caractersticas de la cubierta vegetal
La parte area de la vegetacin intercepta la lluvia y disminuye suintensidad, evitando el sellado de la superficie del suelo y la formacin de
costraLa capa de residuos sobre el suelo aumenta la rugosidad del suelo y
disminuye la velocidad de la escorrenta superficial
La materia orgnica incorporada al suelo mejora la estabilidad de los
agregados
Las races crean vas favorables para la entrada de agua, y cuando muereny se descomponen, dejan macroporos y pequeas galeras
4. Fauna del suelo
Las lombrices, topos y otra fauna edfica tambin contribuyennotablemente a la formacin de galeras, macroporos, por donde puede
circular con facilidad el agua dentro del suelo.
-
8/3/2019 Capacidad de Infiltracion en Suelos
15/16
FACTORES QUE INFLUYEN EN LA INFILTRACIN
6. Comportamiento del suelo
Sellado de la superficie (sealing) y formacin de costra (crusting)
Formacin de grietas y expansin de arcillas (swelling)
Hidrofobia
5. Usos del suelo
Los usos del suelo determinan el grado de compactacin del suelo, lo que
disminuye su porosidad (poros de mayor tamao) (ej. sobrepastoreo, paso demaquinaria agrcola, de vehculos, etc.)
En ocasiones, determinan el sellado del suelo, o su impermeabilizacin (ej.urbanizacin, centros comerciales, vas de transporte, etc.)
-
8/3/2019 Capacidad de Infiltracion en Suelos
16/16
Intensamente
pastoreado(palmitos)
Moderadamente
pastoreado(matorral)
No pastoreado,
revegetado (Pinushalepensis)
Textura Gruesa Media Fina
Materia orgnica (%) 1,47 1,77 2,7
Densidad aparente (g/cm3) 1,44 1,42 1,22
Cobertura de vegetacin (%) 12,5 41,3 99
Pendiente (%) 0-10 5-25 5-40
Infiltracin inicial (mm/h) 179 194 439
Infiltracin a las 2 h (mm/h) 43 65 226
Tabla .- Caractersticas de los suelos y tasas de infiltracin (medidas con
infiltrmetros de doble anillo) en tres tipos de uso del suelo, en el norte deMarruecos (Berglund et al. (1981), adaptado por Brooks et al., 1991).