capÍtulo 6: infiltración 1. concepto de infiltración 2. mecanismo de generación de la...

CAPÍTULO 6: Infiltración

1. Concepto de Infiltración

2. Mecanismo de generación de la infiltración

3. Factores que influyen

5.2. Ecuación de Horton

5.3. Ecuación de Phillip

4. Medida

5. Cálculo

5.4. Método de Green-Ampt

5.1. Índice de infiltración

0. La Zona No Saturada

0. La Zona No Saturada del Suelo


SaturaciónSaturación

HistéresisHistéresis

EvaluacionesEvaluaciones

El medio subterráneo medio porosoEl medio subterráneo medio poroso

La zona La zona no no saturadasaturada

Poros totalmente rellenos de agua

Saturación enLa Zona No Saturada

Saturación enLa Zona No Saturada

th

0 20 30 40 50% de Contenido en agua

nrne

n

La porosidad eficaz (ne)

o porosidad de drenaje

es el coeficiente de almacenamiento del

acuífero libre

el cual depende de la retención específica (nr)

o capacidad de campo

y disminuye con la proximidad del nivel

freático a la superficie

Histéresis enLa Zona No Saturada

La conductividad hidráulicaen La Zona No Saturada

Brooks y Corey (1964)

Saturación

Humedad específica

Conductividad hidráulica

Evaluaciones enLa Zona No Saturada

Presiónde entradade aire

Presiónde entradade agua

PoPb

PoPcSon

PcS

nPc

C

1

1

23

1

SoSoS

KKKK srsh

PoPbPoPc

SoSoS 1

Flujo del agua en la Zona No Saturada

+a

-a

hKa

Eva

po

raci

ón

Zona No SaturadaLey de Darcy

Fórmula de Gardner

Integrando

_________________________

Zona SaturadaLey de Darcy

Integrando

Infiltración

hhh Kdzd

Kdzdh

Ka

expsh KK

s

s

Ka

Kaz

exp

ln1

sss Kdzd

Kdzdh

Ka

s

s

Ka

Kz

Régimen de equilibrio

(+)

(-)

Paso del agua a través de la superficie del Paso del agua a través de la superficie del suelo al interior del terrenosuelo al interior del terreno

1. Concepto de Infiltración


Percolación

Movimiento del agua dentro del terrenoMovimiento del agua dentro del terreno

2. Mecanismos de generación de la Infiltración


Precipitación

Infiltración

EscorrentíaSuperficial

Detención Superficial



Escorrentía Subterránea

Escorrentía Superficial

Escorrentía superficial epidérm ica

M anantial

Escorrentía Hipodérm ica

Infiltración

Percolación

Recarga

Suelo edáfico

Zonasaturada

Zona nosaturada


2. Mecanismos de generación de la infiltración

Pr o

fun

did

adContenido de humedad0

Zona de saturación

Zona de transmisión

Zona de hum ectación

Hu

med

ad

in

icia

l

Modelos de Horton y Dunne para generar escorrentía directa



Pro

fun

di d

ad

Contenido de hum edad0

Hu

med

ad in

icia

l

Zona saturada

porosidad

t1 t2 t3 t4

tn

Pro

fun

di d

ad

Contenido de hum edad0

Hu

med

ad in

icia

l

Zona saturada

porosidad

Modelo Horton Modelo Dunne

t1

t2

t3 tn

• Precipitación


3. Factores que influyen

• Temperatura

• Contenido inicial de humedad

• Condiciones de la superficie del terreno

4. Medida

• Análisis de hidrogramas

• Infiltrómetros

• Lisímetros


4. Medida

• Infiltrómetros

2R

2R

h

Terreno


4. Medida• Lisímetros


4. Medida

• Lisímetros

C a ja lisim é tric a

C o le c to r d e e sc urrim ie nto

Entra d a

Disp o sitivo d ep e sa

C o le c to r d e p e rc o la c ió nRe c o g id a y m e d id ad e a g ua s


5. Cálculo

5.1. Índice de Infiltración

Intensidad HIETOGRAMA

EscorrentíaSuperficial

Alm acenam ientoSuperficial

Tiem po

Análisis de hietogramas de lluvia


Ejemplo: Cálculo del índice Ejemplo: Cálculo del índice

Tabla 6.1. Hietograma.

Tiempo (h) 1 2 3 4 5 6 Incremento de lluvia en cada hora (cm) 1.5 2.5 5 6 4 2

La lluvia total caída es la suma: 1.5+2.5+5+6+4+2 = 21 cm Si la escorrentía superficial es 3 cm, la infiltración total será: 21 – 3 = 18 cm. El tiempo que ha durado el aguacero son 6 h, por lo que el índice inicialmente estimado será:

h/cm36

18

cm1225.25.1321

h/cm43

12


Ejemplo: Cálculo del índice Ejemplo: Cálculo del índice Tabla 6.2. Evolución temporal de la Escorrentía Superficial.

Tiempo (h) 1 2 3 4 5 6

Escorrentía Superficial (cm) 0 0 1 2 0 0

0 1 2 3 4 5 6 70

1

2

3

4

5

6

7

Inte

nsi

dad

(cm

/h)

Tiempo (h)

HIETOGRAMA



5. Cálculo

ktfc0ffcf eIIII

5.3. Ecuación de Phillip

abt2

1I 2

1

f



5. Cálculo

Capacidad deInfiltración

Tiempo

Ifc

If0


5. Cálculo


Tiempo

Ifc

If0


Tiempo

Ifc

If0


Tiempo

Ifc

If0

Escorrentía Superficial

I

T a D

I > I

D > T

fc

a

I > I

D < T

fc

a

I < I

I < K

fc

sat

D

I

T a

I

D

I : Intensidad de lluviaD : Duración del aguaceroT : tiem po de anegam ientoK : Perm eabilidad saturada

a

sat

Volumen infiltrado

Volumen infiltrado

Caso a

Caso b

Caso c


5. Cálculo


Pro

fun

did

adHumedad inicial i

H

Zona mojada

Frente de mojado

Humedad irreductible

Contenido de humedad0

Hum edad ensaturación s

Increm entode humedad

L

dz

dzdtI is

dt

dzI is


5. Cálculo


LLH

Kdzdh

KhgradKI satsatsat

LIL

HKI isacsat

;1

HL

HLtK

is

sat 1ln


5. Cálculo



5. Cálculo


Pro

fun

did

adHumedad inicial i

Humedad irreductible

Contenido de humedad0

Hum edad ensaturación s

Increm entode humedad

Frente de m ojado

L

Frente de desaturación

Zona m ojada

dz

dz


5. Cálculo


Pro

fun

did

ad

Hum edad inicial i1

Humedad ensaturación s 2

Frente de m ojado

L 2Zona mojada

b 1

HContenido de humedad0

Hum edad inicial i2

Humedad ensaturación s 1

K 1

K 2

1221

21212 KLKb

KKLbHI


5. Cálculo


CAPÍTULO 6: Infiltración5. Cálculo



Green-Ampt; Horton; Philip


Problema: Green-Ampt

Problema

InfiltraciónEjemplo: HortonEjemplo: Horton

CIICICI

KTa

0ln1



5.4. Green-Ampt


5. Cálculo



Problema: Green-Ampt


CAPÍTULO 6:Infiltración

Problema: Problema: Cálculo del Cálculo del índice índice

capÍtulo 6: infiltración 1. concepto de infiltración 2. mecanismo de generación de la...

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