infiltración, hidrología - gladyana rivas
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La infiltración en el ciclo
hidrológico.
INSTITUTO UNIVERSITARIO
POLITECNICO
“SANTIAGO MARIÑO”
EXTENCION PUERTO ORDAZ
Esc: 42
Autor: Gladyana Rivas
INFILTRACION.
La infiltración es aquel
proceso por el cual el agua en
la superficie de la tierra entra
en el suelo; y queda retenida
alcanzado un nivel acuífero,
incrementando el volumen
acumulado anteriormente.
La infiltración ocurre cuando las aguas procedentes de las
precipitaciones (deshielo, ríos, lagos). En cualquier parte
del mundo, una porción del agua cae como precipitación y
nieve se infiltra hacia el suelo subsuperficial y hacia las
rocas.
SUBPROCESOS DE LA INFILTRACION ( intervienen por lo general
tres procesos):
La entrada de agua al suelo.
La retención de agua.
Movimiento del agua a través del suelo.
Estos nos permiten conocer lacantidad de agua que penetraen el suelo; en un área cerradaa partir del agua que debeagregarse a dicha área paramantener un tirante constante,que generalmente es de mediocentímetro.
INFILTROMETRO
• Infiltrómetros de carga constante
• Simuladores de
lluvia
Evitan en lo posible las fallas
de los infiltrómetros de carga
constante, se usan los
infiltrómetros que simulan la
lluvia, aplicando el agua en
forma constante al suelo
mediante regaderas.
Una vez que construimos el
grafico de curva de masas, el
cual es necesario para
determinar tanto la lamina
acumulada como e tiempo
acumulado, este se obtiene
de acuerdo al tiempo
transcurrido y al sumarlo en
forma consecutiva. (Estos
datos se presentan en la
tabla 8.)
HIETOGRAMA.
Un hietograma no es más que la distribución temporal de la
intensidad o de la profundidad de una precipitación a lo largo de la duración
del episodio tormentoso.
Para ello se requiere poder distribuir a lo largo del tiempo de
duración de la precipitación sus diferentes intensidades o
profundidades. Cuando se habla de intensidad se refiere a mm de
precipitación por hora, y cuando se habla de profundidad se refiere a cantidad
o volumen precipitado en mm.
Se presenta el grafico de masas
correspondientes. Para construir el
hietograma, se divide la
precipitación de cada intervalo, es
decir ¿, se obtiene la intensidad
por intervalo.
En la fig. 17 se representa el hietograma correspondiente
HIDROGRAMA
El hidrograma es un grafico que nos muestra la variación en el tiempo de
alguna información hidrológica como; el nivel de agua, caudal, carga de sedimentos, etc.
Así como también mide el caudal en un tiempo dado. Estos pueden ser Hidrograma de
Tormenta e Hidrograma Anual los que a su vez se dividen en Perennes y en
intermitentes.
Forma de obtener el Hidrograma:
Se puede construir un hidrograma unitario a partir de los datos de
precipitación y de caudales referentes a una lluvia de intensidad razonablemente
uniforme.
El primer paso es la separación del escurrimiento subterráneo y del
escurrimiento superficial directo. Se calcula el volumen de fluido (representada por
el área ABCD de la figura) y se determinan las ordenadas del hidrograma unitario
dividiendo las ordenadas del hidrograma directo, por la altura de escurrimiento
distribuido sobre la cuenca, hdistribuido, expresado en cm.
El hidrograma unitario resultante
corresponde al volumen de un cm de
escurrimiento. El paso final es la selección de
la duración específica de una lluvia, con base
en el análisis de los datos de la precipitación.
Períodos de baja intensidad de precipitación
en el comienzo y al final de la lluvia deben ser
despreciados, ya que no contribuyen
sustancialmente al escurrimiento.
Métodos para calcular la infiltración
Los métodos que permiten calcular la infiltración en una cuenca para una cierta
tormenta, requieren del hietograma de la precipitación media y de su
correspondiente hidrograma.
P = Q + F
Se considera que:
P = Q + F
Donde:
P = Volumen de precipitación (m3)
Q = Volumen de escurrimiento directo (m3)
F = Volumen de infiltración (m3)
En esta ecuación se considera que F involucra las llamadas pérdidas que
incluyen la intercepción de agua por plantas y el almacenamiento en
depresiones (techos de edificios, casas, embalses) permite determinar la cantidad de
agua que escurre con respecto a la que llueve.
El índice de infiltración media: está basado en la hipótesis de que para
una tormenta con determinadas condiciones iníciales la cantidad de recarga en la
cuenca permanece constante a través de toda la duración de la tormenta.
Para obtener el índice ø se
procede por tanteos
suponiendo valores de él y
deduciendo la lluvia en
exceso del hietograma de la
tormenta. Cuando esta
lluvia en exceso sea igual a
la registrada por
el hidrograma, se conocerá
el valor de ø.
El índice de infiltración media: está basado en la hipótesis de que
para una tormenta con determinadas condiciones iníciales la
cantidad de recarga en la cuenca permanece constante a través de
toda la duración de la tormenta.
Cuando la variación de la lluvia en un cierto intervalo de tiempo sea
menor que ø, se acepta que todo lo llovido se infiltró. El problema se
presenta cuando se desea calcular el volumen de infiltración, ya que si se
evalúa a partir del índice ø se obtendrá por este hecho un volumen mayor que
el real. Para calcular el volumen de infiltración real, se aplica la siguiente
ecuación:
Según la Figura, el valor correcto de ø se tendrá cuando:
Donde:
= lluvia en exceso en el intervalo de
tiempo deducido del hietograma ø de la tormenta
he = lluvia en exceso deducida del volumen de
escurrimiento directo (Ved) entre el área de la cuenca
(A).
Donde:
F = volumen de infiltración (m3)
hp = altura de lluvia debida a la tormenta, la
cual es la suma de los (mm)
he = altura de la lluvia en exceso (mm)
A = área de la cuenca (m2)
F = ( hp - he ) A
Obtención de la curva de capacidad de infiltración media
Si se tiene una serie de tormentas sucesivas en una cuenca pequeña y
se dispone del hietograma e hidrograma correspondientes, es posible obtener la
curva de la capacidad de infiltración aplicando el criterio de Horner y Lloys.
Del hietograma para cada tormenta, se obtiene la altura de lluvia hp y
según el hidrograma, la lluvia en exceso, he, a que dio lugar. A continuación se
calcula el volumen de infiltración F, expresado en lámina de agua, que es:
En la ecuación anterior hf debe dividirse entre el tiempo promedio en que
ocurre la infiltración en toda la cuenca.
En este criterio se acepta que la infiltración media se inicia cuando
empieza la lluvia en exceso y continúa durante un lapso después de que ésta
termina. Horton considera que el periodo equivalente durante el cual el mismo
volumen de infiltración pasa, desde que la lluvia en exceso finaliza hasta que cesa
el flujo sobre tierra, se puede detectar al analizar el hidrograma correspondiente.
Según lo anterior, el tiempo promedio en el que ocurre la capacidad de infiltración
se expresa como:
Donde:
t = duración de la infiltración (h)
de = duración de la lluvia en exceso (h)
Δ t = periodo desde que termina la lluvia
en exceso hasta que seca el flujo sobre
tierra (h)
Por lo tanto, la capacidad de infiltración media será:
f = hf / t
Donde:
hf = altura de infiltración media
(mm)
t = duración de la infiltración (h)
Una vez conocido el valor de f para cada tormenta, se lleva a una gráfica en el
punto de cada periodo t. Al unir los puntos resultantes se obtiene la curva de
capacidad de infiltración media.
MODELO DE HORTON
El modelo de Horton, permite simular la curva de capacidad de
infiltración del suelo. Es un modelo de tipo empírico, que se basa en
conceptos simplificados que permiten expresar la capacidad de infiltración
como una función del tiempo, constantes empíricas y parámetros del suelo.
La expresión de Horton de tres parámetros es la siguiente:
Donde:
f : es la capacidad de infiltración en el
tiempo t
fo : es la capacidad de infiltración en el
tiempo igual a cero
fc : es la capacidad de infiltración
constante
K : parámetro del suelo que controla el
decrecimiento de la capacidad de
infiltración.
-k.t
f = fc + (fo – fc ) . e
Aparicio Mijares F. J. 1999. Fundamentos de Hidrología de
Superficie. Ed. Limusa. México. 303 p.
Custodio, E. y Llamas, M. R. 1996. Hidrología Subterránea. Ed.
Omega. Barcelona. 2350 p.
Instituto Tecnológico de Sonora. 1985. Manual de apuntes de Hidrología
Superficial. Cd. Obregón, Sonora. 132 p.
http://www.cricyt.edu.ar/multequina/indice/pdf/03/3_12.pdf
REFERENCIAS