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AGUA DEL SUELO
1Dra. Susana Hang
1. Introducción
1.1 Ciclo del AGUA (repaso)1.2 Propiedades del AGUA
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1. Introducción
3Dra. Susana Hang
1.1 El ciclo del AGUA
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1.2 Propiedades del AGUA
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TENSIÓN SUPERFICIAL Y CAPILARIDAD
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Retención de Agua
Fenómenos involucrados:– Adsorción
» s/ iones y sup. coloidales
Agua Pelicular
– Capilaridad» en poros (< 6-10 m)
Agua Capilar
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Retención de Agua
Fenómenos involucrados:– Adsorción
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Retención de Agua
Fenómenos involucrados:– Capilaridad Consecuencia de Tensión Superficial
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Retención de Agua
Fenómenos involucrados:– Capilaridad
)(15,0)(cmr
cmh
T = tensión superficial
θ = ángulo de contacto
ρ = densidad del líquido
g = aceleración gravedad
r = radio del tubo
gr
·cosTh
2
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2. Contenido de agua del suelo y Relaciones2. Contenido de agua del suelo y Relacionesenergéticasenergéticas
2.1 Contenido2.1 Contenido HídricoHídricoEspacio poroso del Suelo
Seco Saturado No SaturadoSeco Saturado No Saturado
Aire Agua Aire + Agua
13Dra. Susana Hang
2. Contenido de agua del suelo2. Contenido de agua del suelo RelacionesRelacionesenergéticasenergéticas
2.1 Contenido2.1 Contenido HídricoHídrico
Formas de Expresión
Gravimétrico W
Volumétrico, θθ
Relación entre ambas expresiones
Expresión como Lámina
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2. Contenido de agua del suelo y Relaciones2. Contenido de agua del suelo y Relacionesenergéticasenergéticas
2.1 Contenido2.1 Contenido HídricoHídrico
Formas de mediciónFormas de mediciónDiferencia de peso seco y húmedoDiferencia de peso seco y húmedoSondaSonda de neutronesde neutrones
15Dra. Susana Hang
2. Contenido de agua del suelo y Relaciones2. Contenido de agua del suelo y Relacionesenergéticasenergéticas
2.2 Caracterización Energética2.2 Caracterización Energética-- Potencial aguaPotencial agua
•• Potencial total de agua del suelo,Potencial total de agua del suelo, ΨΨtt
•• Potencial mátrico,Potencial mátrico, ΨΨmm
•• Potencial osmóticoPotencial osmótico o de solutos,o de solutos, ΨΨss
•• Potencial gravitacional,Potencial gravitacional, ΨΨgg
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2. Contenido de agua del suelo y Relaciones2. Contenido de agua del suelo y Relacionesenergéticasenergéticas
2.2 Caracterización Energética2.2 Caracterización Energética-- Potencial aguaPotencial agua
Unidades de expresiónUnidades de expresión
•• Potencial= kgf/cmPotencial= kgf/cm•• Succión= pascal,Succión= pascal, hectopascalhectopascal, bar, atm, bar, atm•• Carga=Carga= cmcm
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2. Contenido de agua del suelo y Relaciones2. Contenido de agua del suelo y Relacionesenergéticasenergéticas
2.2 Caracterización Energética2.2 Caracterización Energética-- Potencial aguaPotencial agua
Formas de mediciónFormas de medición•• TensiómetroTensiómetro•• PsicrómetroPsicrómetro
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Contenido - Unidades
sw
s
wg
g
m
mw
s
w
s
w
gg
m
mW 100100%
3s
3w
s
w
mm
V
V
3s
3w
s
w
cmcm
V
V
… y ambas se vinculan mediante la Dap.:
)cm/g(Dw
)cm/g(Dap
100
%W
3
3
Dapw
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Contenido - Unidades
prprpr,w mmóm
S
VLam
500 m3
10.000 m2
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Contenido – Valores Característicos
Saturación
Capacidad de Campo (30 kPa, 0,3 bar)
Humedad Equivalente (100 kPa, 1 bar)
Capacidad a la Marchitez Permanente.
AFUAFU
AUAU
(1500 kPa, 15 bar)
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Potencial - Unidades
Potencial: Indica el estado físico-químicodel agua o sea, su estado energético.
Es una medida de Energía Libre:x unidad de masax unidad de volumenx unidad de peso
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Potencial - Unidades
zhH
gomt
gomt
Ep/masa: J/kg; erg/g (Potencial)
Ep/vol: bar; kPa; atm (Succión)
Ep/peso: cm (Carga)
23Dra. Susana Hang
Potencial - UnidadesEquivalencias entre unidades de expresión del estadoenergético del agua del suelo.
Estado hídrico del sueloCerca sat CC CMP
UnidadEp/masa:
Joule kg-1 -0,1 -30 -1500Ep/vol.:
kPa -0,1 -30 -1500bar -1x10-5 -0,3 -15
Ep/peso:cm -1 -300 -15000
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Relación CONTENIDO-RETENCION• Curva Característica de Humedad
Relación funcional entre CONTENIDO y RETENCIÓN
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Curva Característica de Humedad
0.01 0.1 1 10 100
Potencial (-bar)
0
10
20
30
40
50W (%)
Profundidad:0-15 cm15-30 cm30-45 cmFunción
Haplustol éntico, FrancoLimoso,Perfil A, AC, Ck.(INTA Manfredi)
(CCH)(CCH)
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CCH – Efecto textura y estructura
Fr-ArcFr-Are
Fr-Are (Compactado)
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CCH – Efecto textura y estructura
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2. Contenido de agua del suelo y Relacionesenergéticas
2.3 Constantes o Coeficientes Hídricos• Capacidad de Campo (CC)• Humedad Equivalente• Capacidad a la Marchitez Permanente (CMP)• Coeficiente o Humedad Higroscópica (CH)• Capacidad de Agua (CA)
29Dra. Susana Hang
Relación entre el agua disponible y la textura del suelo
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Clasificación funcional de los poros
Diámetro de partículaprimaria
Diámetro deporo
succión función
>1000 >100 <0.003 Aireación, drenaje rápido
250-1000 25-100 0,01-0,003 Conducción aireación
2-250 0,2-25 1,5-0.01 Almacenamiento agua útil
<2 <0,2 >1,5 Agua no disponible
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Dinámica del agua del suelo
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Movimiento de Agua
densidad de flujoo velocidad lineal de flujoo, simplemente, “flujo”
dzdH
AdtdV
dzdH
AKdtdV
Como la conducción es normal al área A:
dzdH
KAdt
dV
qAdt
dV
A
dh
dz
Ley de Darcy
Kq1dzdH ,cuando
33Dra. Susana Hang
Conductividad Hidráulica (K)
Función de:• Porosidad total.• Distribución de tamaños de poros.• Geometría de los poros.• Expansión/contracción de arcillas.• Viscosidad solución de suelo.
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K(h)
dh/dx
q
0h
cm150h
cm550h
cm950h
h2 h1 h2- h1-200 -100 -100 -150-600 -500 -100 -550-1000 -900 -100 -950
h
0h cm150h cm550h cm950h
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Función K(h)
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Ecuaciones Generales de FlujoDe las expresiones para las variaciones en Ep entre dos posiciones delperfil, surgen la ecuaciones generales:
dxd
Kq h
dzd
Kq h
dxdh
Kq hdzdH
Kq h
Flujo horizontal: Flujo vertical:
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Infiltración• Infiltración en suelos homogéneos• Infiltración en suelos estratificados
Entrada de agua al suelo a través de la interfase atmósfera-suelo38Dra. Susana Hang
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Infiltración
Depende de:
• Humedad inicial
• Distribución de tamaños de poros
• Estabilidad estructural
• Capacidad de almacenaje del suelo
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Infiltración
dzdH
Ki h
Por encima de la zona de avance: zona detransmisión, allí dh 0
En esa zona: i = -Kh 40Dra. Susana Hang
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Redistribución
• EN SUELOS HOMOGENEOS• EN SUELOS ESTRATIFICADOS
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Redistribución
hKi
dzdH
Ki h
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BIBLIOGRAFIA
• Bachmeier, Buffa, Hang, Rollan. Cap. 10. Temas deEdafologia. Ed. SIMA.
• Conti (Coord.). Principios de Edafología. Cap. 5. Ed.FAUBA.
• Conti y Giuffré (ed). Edafología, bases y aplicacionesambientales argentinas. Cap. 4.3. Ed. FAUBA.
• Porta, López-Acevedo, Roquero. Edafología para laagricultura y el medio ambiente. Ed. Mundi-Prensa
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