zanjas de infiltración con sig

7/21/2019 Zanjas de Infiltracin Con SIG

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Tecnologa y Ciencias del Agua

ISSN: 0187-8336

[email protected]

Instituto Mexicano de Tecnologa del Agua

Mxico

Flores-Villanelo, Juan Pablo

Diseo de zanjas de infiltracin en zonas no aforadas usando SIG

Tecnologa y Ciencias del Agua, vol. III, nm. 2, abril-junio, 2012, pp. 27-39

Instituto Mexicano de Tecnologa del Agua

Morelos, Mxico

Disponible en: http://www.redalyc.org/articulo.oa?id=353531977002

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D SIG

Juan Pablo Flores-Villanelo Centro de Informacin de Recursos Naturales, Chile

Resumen

Se desarroll un procedimiento para dimensionar zanjas de inltracin dependien-do de un balance hdrico en la ladera, el cual est focalizado en dos elementos

centrales: eventos extremos de precipitacin y capacidad de inltracin constante.Debido a la disponibilidad de datos hidrolgicos de la cuenca del ro Purapel,

este modelo de inltracin incorpora anlisis regional de frecuencia, anlisis dedistribucin de la lluvia, mtodo de ndice de tormenta y tcnicas geoestadsticas.Los resultados permiten obtener una extensin de las relaciones intensidad-duracinfrecuencia para zonas sin registro continuo de la lluvia y el dimensionamiento parala estructura de conservacin de aguas y suelo. El modelo fue aplicado a la cuencadel ro Purapel, en Chile central, para demostrar la facilidad del procedimientosugerido.

Palabras clave: tasa de inltracin, intensidad-duracin-frecuencia, zanja deinltracin.

Tecnologa y Ciencias del Ag ua, vol. III, nm. 2, abril-junio de 2012, pp. 27-39

Introduccin

El marcado impacto de la erosin hdrica enla disminucin de la productividad agrcola

y forestal en la zona central de Chile hace

necesario desarrollar planteamientos y diseos

de obras de conservacin de aguas y suelos.As, cabe destacar que la agricultura de

escorrenta y la agrosilvicultura son medidas

de aprovechamiento hdrico para un cultivo,

con favorables resultados de establecimiento,

crecimiento y desarrollo de plantas en zonassemiridas. Este trabajo estudia las zanjas deinltracin, para aumentar la recarga hdrica

del suelo (Boers y Ben-Asher, 1982; Lovenstein

et al., 1991). Se han propuesto algunos modelosinteresantes (Falco et al., 1997; Martnez deAzagra, 2000; Akan, 2002), que suponen quetoda el agua de escorrenta generada por el rea

de impluvio se inltra en el rea de recepcin,situacin que dista mucho de lo real.

En muchos de estos modelos se dispone deescasa informacin climatolgica. Adems hayuna gran variabilidad espacial y temporal de los

procesos hidrolgicos. Ello requiere incorporaranlisis regionales y tcnicas geoestadstiscas.Koutsoyiannis et al. (1998) propusieronunas curvas IDF regionales que permiten la

incorporacin de estaciones sin registros de

pluviometra (con distintas duraciones de

lluvia) para la construccin de la IDF en sitiosno aforados. La determinacin de un ndice

de tormenta derivado de las relaciones IDFpermite establecer patrones de las intensidades

de precipitacin para diferentes duraciones de

lluvia (Di Baldassarre et al., 2005). La variabilidadde este ndice de tormenta se caracteriza

mediante mtodos estadsticos para predecir la

distribucin espacial de los valores de la variable

intensidad de precipitacin, expresado como un

cocienteo ndice de tormenta, ITt/IT

24(Cheng et

al., 2003). Tambin estos modelos requieren de


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TecnologayCienciasdelAgua,vol.III,nm.

2,abril-juniod

e2012

Flores-Villanelo, Di se o de za nj as de in fi lt ra ci n en zo na s no af or ad as us an do SI G

una determinacin de las propiedades fsicas

del suelo, en especial la capacidad nal deinltracin del suelo,f

c.

La opcin ms sencilla es trabajar con

eventos de intensidad de lluvia y capacidad

de inltracin constante, aun cuando sepodra subestimar el calado (h) almacenadoy sobreestimar la supercie de la inltracin(Akan, 2002).

Este trabajo tiene como objetivo desarrollarun modelo de zanja de inltracin en funcindel balance hdrico de una ladera usando un

sistema de informacin geogrco.

Metodologa

Diseo hidrolgico de zanjas de infltracin

El diseo de un sistema de aprovechamientode agua (gura 1) se dene como un sistemaproduccin-recoleccin en una ladera que

se subdivide en Nunidades. Las hiptesis delmodelo de zanjas de inltracin son:

La precipitacin es uniforme en cadaunidad analizada.

Se considera un suelo desnudo. No hay evaporacin desde el suelo durante

el chubasco. Las unidades son independientes entre s El tamao de cada unidad 100 m2. No hay circulacin de agua entre las

distintas unidades.

La seccin transversal y el calado sonuniforme a travs de la zanja de inltracin.

Ante eventos prolongados de lluvia y elparmetro a y sea grande, la velocidad

de inltracin es:

zona de recepcin: vi t( ) =fc+ f0fc( )e t, se

simplica a vi t( ) =fc

zona de impluvio: wi t( ) =gc+ g0gc( )e t, se

simplica a wi t( ) =gc

siendo vi(t) = velocidad de inltracin de

la zona de recepcin; wi(t) = velocidad de

inltracin en el rea de impluvio; fo y g

o =

capacidad de inltracin inicial del rea derecepcin e impluvio, y f

cy g

c = capacidad

de inltracin nal del rea de recepcin eimpluvio, respectivamente. Por lo generalf

cg

c

(salvo enmiendas muy importantes en el rea

de recepcin o aplicaciones impermeabilizante

en el rea de impluvio).Este diseo plantea que el volumen aportado

(Va) sea igual al volumen recepcionado (Vr). Ladeterminacin del volumen de aportacin sebasa en el clculo de la escorrenta supercial,explicado por la ecuacin de continuidad:

q = P P0

F (1)

Donde q es la escorrenta supercial [L];P, la precipitacin total [L]; P

0, la abstraccin

inicial [L]; F, la inltracin acumulada [L].

Cuadro 1. Modelos intensidad-duracin-frecuencia (IDF).

Modelo IDF ITt = Nmero de parmetros

1 aTb tc+d( )1

4

2 ait

Tt+ b( )

c 3

3 i24

Ti1

/ i24( )

ab tb

ab

c

3

4 aTb t+d( )c 4

5 aTbt c 3


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Tecnologa y C i e n c i a s d e l A g u a

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PrecipitacinIntensidad mxima (mm/h)para periodo de retorno T

Distanciamientoentre zanjas

Escorrentasuperficial

D

Intervalovertical

Infiltracinconstante

Recepcin

Impluvio

iV

bs

i

hd

Figura 1. Esquema de zanjas de inltracin en ladera.

La precipitacin P, en un intervalo t, puedeexpresarse usando las relaciones intensidad-

duracin-frecuencia (Chen, 1983):

P = im

t =aT

b

tc+ d

t (2)

siendoimla intensidad media de precipitacin

[LT-1]; t, la duracin del evento [T]; T, el periodode retorno [T]; a, b, cy d, parmetros del modeloIDF. Derivando la ecuacin (4), se obtiene laintensidad de lluvia instantnea, i

i[LT-1]:

ii=

dP

dt= i

m 1

c tc

tc+ d

(3)

Si se considera una supercie sucien-temente pequea, se puede inltrar toda elagua. Transcurrido un tiempo t = t

p (tiempo

de encharcamiento), el suelo alcanzar suestado de saturacin y su supercie comenzara encharcarse, llenndose las depresiones.A partir de este instante, el sistema produce

escorrenta, que termina cuando la intensidad

de lluvia instantnea (ii) se iguala a la capacidad

de inltracin nal (fc), de modo que:

im 1 ctc

tc+ dfc = 0 (4)

El valor de tcorrespondiente a q(ecuacin(1)) puede ser obtenido usando el mtodo deNewton-Raphson.

En zonas geogrcas con disponibilidad dedatos pluviomtricos, la intensidad media de la

lluvia puede ser fcilmente obtenida utilizan-

do la curva local de intensidad-duracin-

frecuencia (Yu y Chen, 1997). Sin embargo, estono ocurre en zonas de la regin central de Chile,

por lo que hay que recurrir al anlisis regional(Hosking y Wallis, 1997), anlisis de distribu-cin de precipitaciones mximas (Raynal,2005), ndice de tormenta (Di Baldassarre et al.,2005) y tcnicas geoestadstiscas (Cheng et al.,2003), como el krigeado ordinario. La lluviade diseo se determina a partir del uso de un

ndice de tormenta, k:

IiT= k I

diaria

T (5)


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donde ITies la intensidad de precipitacin a la

hora i (i= 1, 2, 6, 12 y 24 horas) e ITdiaria

es la

intensidad de precipitacin diaria.La substraccin inicial, P

0[L], se determina

por Ferrr et al. (1995):

P0 = 50.8

100

CN1 (6)

siendo CN el nmero de curva para condicio-nes de humedad antecedente del suelo tipo III.

La inltracin acumulada es:

F=fc ti/60 (7)

Donde ti= t t

Poes el periodo de inltracin

[T] y tPo

= (P0/i

m) * 60, el tiempo que corresponde

a la substraccin inicial [T].Para el dimensionamiento de una zanja de

inltracin rectangular en ladera se consideranlos siguientes volmenes de agua:

Volumen de agua de impluvio:

Va = q Si = q l D (8)

Volumen geomtrico de la zanja:

Vg = hd Sr = hd bs l (9)

Volumen de precipitacin al interior de la zanja:

Vp = im t( ) Sr =P bs l (10)

Volumen de inltracin:

Vi =

vi t( ) Sr =

fc t( ) bs l (11)Siendo D el distanciamiento entre zanjas

[L]; h, la profundidad de la zanja [L]; Sr, el rea

de recepcin dentro de la zanja [L2]; b, el anchode la zanja [L]; l, el largo de la zanja [L]; v

i, la

velocidad de inltracin de agua dentro de lazanja (f

c) [LT-1].

Utilizando la ecuacin de continuidad apor-

tacin-recepcin (Va= V

r):

hd > t fc im( )sujeto a

q Si = hd Sr + fc t Sr P Sr (12)

se deduce el espaciamiento entre zanjas, D[L],y con ella la del intervalo vertical entre zanjas

de inltracin, iv [L], para aplicaciones de un

SIG, con el modelo de digital de elevaciones de

una cuenca, por lo que se tiene que:

D = bs hd + t fc im( ) qcos( )( ) 1

(13)

rea de estudio

El rea de estudio (gura 2) comprendela cuenca del ro Purapel, de clima tipomediterrneo, con seis meses secos y seis

meses hmedos, ubicada en la cordillera dela costa de la regin del Maule, Chile. Cuentacon un rea de tributacin de 264.6 km2hastala estacin de aforo en Nirivilo (35 34 LS; 7205 LO), con un largo de cauce principal de 77.2km. La temperatura media anual es de 15.2 C,con temperaturas mximas promedio de 28.5C en enero y mnimas promedio de 5.4 C en

julio. Las precipitaciones medias anuales en lacuenca se estiman en 810 mm, siendo julio elmes ms lluvioso, con 194.2 mm, y enero el mesms seco, con 4.4 mm (Pizarro et al., 2006).

Las precipitaciones en la zona central de

Chile ocurren en un 90% durante el periodo

mayo-septiembre, asociadas con los frentes

fros que ocasionalmente alcanzan esta regin

cuando el anticicln subtropical del paccosuboriental es anormalmente dbil (Garreaud y

Rutllant, 2006). As, esta zona se caracteriza por

una extrema variabilidad de las precipitacionesentre un ao y otro, en parte relacionada con la

Oscilacin del Sur de El Nio (ENSO), mientrasque el comportamiento interdecadal se asocia

con la oscilacin decadal del pacco (PDO)(Montecinos y Aceituno, 2003). La clase texturalpredominante del suelo es franco areno-arci-

llosa y tiene un comportamiento hidrolgico

correspondiente al grupo C de acuerdo con la

clasicacin del mtodo del nmero de curva.


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La cuenca presenta una cobertura forestal

sobre el 70%, entre plantaciones de Pinusradiata(D. Don), actualmente en explotacin, ybosque nativo. En los terrenos ms planos de lacuenca se presentan cultivos caractersticos de

la agricultura de secano.

Determinacin del diseo hidrolgico de zanjas

usando ArcGis

La estimacin de la lluvia de diseo se deter-

min mediante la ecuacin (5). Se analizla presencia de datos incorrectos y valores

anmalos, independencia y estacionariedad, y

tendencia montona de las series (1965-2007),a travs del test de Grubbs y Beck, Wald-

Wolfowitz y Mann-Kendall, respectivamente.El anlisis regional se llev a cabo con losprogramas XTEST, XSIM y XFIT, descritos

ampliamente en Garca (2000), como unaestimacin de observaciones puntuales de

las precipitaciones mximas de la regin

central de Chile. Se hizo necesario interpolarla informacin suministrada por los 52pluvimetros de la misma, mediante krigeado

ordinario.El proceso geoestadstico para la variable

ndice de tormenta, k ajust un modelo

exponencial a una serie de 52 puntos (oestaciones pluviomtricas), segn Isaaks ySrivastava (1989):

(hd)=C0 +C1 1 e

hd

ax cuando h

d > 0

(14)

cuando h

d

=

0(h

d

)= 0 (15)

Donde C0 es la varianza en el origen; a

x,

el alcance; hd, el vector distancia, y C

0+ C

1, la

meseta.Los parmetros del variograma se consi-

deraron funciones tambin del intervalo

de recurrencia y de la duracin de la lluvia

de diseo. Por lo tanto, se determin un

variograma para cada diseo de lluvia.Esas relaciones son bien consistentes con lascaractersticas aleatorias de la lluvia de diseo,

considerando que la distribucin espacial de la

lluvia tiene un comportamiento (inuenciadopor el anticicln del Pacco) como un campoaleatorio y su estructura de variacin espacial

vara en funcin de la duracin y el periodo de

retorno.Los valores de intensidad de precipitacin

interpolados a la cuenca del ro Purapel son

ajustados a un modelo IDF mediante el mto-

do de mnimos cuadrados y utilizando el

algoritmo de optimizacin de Rosenbrock, atravs del mtodo de gradiente avanzado de

quasiNewton. Se probaron varios modelos.Este modelo estima de forma indirecta la

velocidad de inltracin del agua en el suelo(gura 3), en funcin de pendientes y texturadel suelo, para lo cual se incorpor la base

de datos de la caracterizacin de suelos del

estudio agroecolgico (1:50.000) del Centro deInformacin de Recursos Naturales (Ciren)-Chile y las tasas de inltracin constantepublicadas por el Departamento de Suelos de

la Universidad de Carolina del Norte, EstadosUnidos.

La aplicacin SIG de este modelo se lleva a

cabo mediante un cdigoMatlaby un modelo

de elevacin digital de la cuenca, obtenido de

la informacin digitalizada de una ortofoto

del Centro de Informacin de RecursosNaturales 1:20.000 (Ciren, Chile) y cartasdigitales del Instituto Geogrco Militar1:50.000 (IGM, Chile), en donde se utilizArcGis de ESRI para el ordenamiento de lainformacin disponible y la visualizacin

grca de sta.

Resultados y discusin

La exploracin de los datos de precipitacin

extrema registr un 1% de valores anmalos

del total de datos de las series, donde el 21%

de los mismos se registr en la serie de una

hora, por lo cual se eliminaron del anlisis

regional de precipitaciones. Este estudio


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Figura 2. Ubicacin de la cuenca del ro Purapel y de las 52 estaciones pluviomtricas de la regin central de Chile.

consider un nivel de signicancia del 1%,para lo cual la totalidad de las series de

precipitaciones mximas cumplen el requisito

de independencia y estacionariedad. En

cuanto al anlisis exploratorio de la serieNirivilo, la prueba de Grubbs y Beck sdetect un dato anmalo (en un nivel de

signicancia del 10%), en la lluvia del da 26de abril del ao 1957, que se elimin. Mientrasque el estadstico de Wald-Wolfowitzcomprob que los datos de precipitaciones

son independientes y estacionarios, y la

prueba no-paramtrica de Mann-Kendall nodetect tendencias montonas en la serie.

Los estimadores de los parmetros para la

distribucin GVE, por medio del mtodode momentos de probabilidad ponderada

propuesto por Raynal (2005), fueron muy

cercanos en valor numrico a la metodologade Hosking y Wallis tanto en la obtencin

de parmetros de la funcin de distribucin

GVE como en la evaluacin de los valores dediseo, sin embargo, el insesgamiento de los

primeros es menor.Los modelos matemticos ajustados

presentan excelentes resultados (mayoritaria-

mente R2 > 90%). Para la cuenca del ro Purapel,el mejor fue el modelo 1 (Tmez, 1978):


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It

T=

19.37 T0.2109

t0.5501

+0.5677

(16)

Por otra parte, distintas relaciones defcen

funcin de la duracin de la lluvia (t); periodode retorno (T); escorrenta supercial (q); ydistanciamiento entre zanjas de inltracin semuestran en las guras 4, 5, 6 y 7. En la gura4, el tiempo que demora en igualar las tasas

de intensidad de precipitacin instantnea (ii)y la capacidad de inltracin (fc) disminuye

al aumentar fc, y demuestra que el modelo

IDF 1 se comporta mejor que los modelos 4

y 5, propuestos por Yarnell (1935) y Ponce(1989), respectivamente. La gura 5 presentauna familia de curvas para cada periodo

de retorno (5, 10 y 20 aos) para la relacint vs.f

c. Al aumentar el periodo de retorno,

el tiempo de equilibrio (ii = f

c) aumenta.

Por otra parte, la escorrenta supercialdisminuye con f

c (gura 6); contrariamente,

el distanciamiento entre zanjas aumenta

con fc (gura 7). Para periodos de retornos

altos, D comienza a disminuir debido a que

los volmenes de escorrenta a inltrar sonmayores, para lo cual se deben realizar ms

obras de inltracin por hectrea.El modelo DEM de la cuenca del ro

Purapel (gura 8) es una red de 247 x 266

celdas, incluidos pendientes, cauces hdricos yretculas de banco. El tamao de la celda fuedenido como 100 * 100 m (1 ha). Al convertirlas capas de informacin ASCII a formato

matricial, provenientes de Matlab, el modelo

representa en ArcGIS el distanciamiento entre

zanjas de inltracin para cada celda dentro dela cuenca (gura 9).

El distanciamiento entre zanjas estrelacionado con una serie de variables y

Figura 3. Tasas de inltracin aproximadas (cm/h) para varias texturas y pendientes del suelo para la cuenca

del ro Purapel (fuente: http://www.soil.ncsu.edu).


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150

120

90

60

30

0

Yarnell, I= aTb/tc

Ponce, I=aTb/(t+ d)c

Tmez, I= aTb/(tc+ d)

FL= 9.15

FL= 5.90

FL= 5.74

t(h)(ii=fc

)

fc(mm/h)

0 2 4 6 8 10 12

Figura 4. Duracin de la lluvia cuando ii=f

cy la capacidad

de inltracin (fc) del suelo, para T= 10, usando tres

modelos IDF.

80

60

40

20

0

T= 5 aos

T= 10 aosT= 20 aos

t(h)(ii=fc

)

0 2 4 6 8 10 12

fc(mm/h)

Figura 5. Duracin de la lluvia cuando ii=f

cy la capacidad

de inltracin (fc) del suelo, para distintos periodos de

retorno (T= 5, 10, 20).

150

120

90

60

30

0

T= 5 aosT= 10 aosT= 20 aos

q(

mm

)

fc(mm/h)

0 2 4 6 8 10 12

Figura 6. Escorrenta supercial en funcin de la capacidad

de inltracin del suelo (T= 10; = 10).

40

30

20

10

0

T= 5 aosT= 10 aos

T= 20 aos

D

(m)

fc(mm/h)

0 2 4 6 8 10 12

Figura 7. Distanciamiento entre zanjas en funcin de la

capacidad de inltracin del suelo (T= 10; = 10;

b= 0.5; h= 0.3).

parmetros, los cuales el ingeniero de obra

puede modicar, segn los objetivos delproyecto de diseo. Aumentar la altura de la

obra, h, provoca un mayor D (gura 10). Esposible considerar un factor de rebosamiento,

fr, lo cual permite manejar D, cuando


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los volmenes de impluvio exceden lasnecesidades del cultivo. Al aumentar el factor

de rebosamiento, se incrementa D (gura 11).Otras relaciones pueden encontrarse (guras 12y 13) al relacionar distintos valores del nmerode curva y la pendiente, y el distanciamiento

entre zanjas, manipulando la conguracingeomtrica de la zanja (en este caso, h).

Para comprender las relaciones entre D

y CN III (gura 12), hay que considerar queel suelo est desnudo; de lo contrario debe

incorporar nuevos procesos en el modelo,

Figura 8. Modelo digital de elevaciones de la cuenca del ro Purapel (izquierda) y mapa de pendientes de la cuenca del ro

Purapel (derecha).

Figura 9. (a) Mapa de escorrenta supercial (izquierda); (b) capacidad de inltracin del suelo fcpara una textura franco areno-

arcilloso (centro), y (c) distanciamiento entre zanjas de inltracin (derecha), para T= 10; b= 0.5; h= 0.3, aplicado a la cuenca

del ro Purapel.

como la intercepcin y, posiblemente, la

evaporacin.

Uno de los aspectos ms discutibles delpresente modelo es la variabilidad temporal

y espacial de las variables incluidas, como

la velocidad de inltracin constante enel impluvio y recepcin, la intensidad de

precipitacin constante, la supercie anegadao el volumen de agua almacenado en las

microdepresiones, etctera. As, el valor deq y h disminuye cuando f

c aumenta. Este

comportamiento puede ser bien entendido


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30

28

26

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22

20

18

16

14

12

10

8

6

4

2

0

T= 2 aos

T= 5 aos

T= 10 aos

T= 20 aos

D

(m)

h(m)

0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1

Figura 10. Distanciamiento (D) en funcin de la altura de la

zanja de inltracin (h) para distintos periodos de retorno

(T= 2, 5, 10, 20; = 10; b= 0.5).

16

12

8

4

0

qS/Rq0.9q0.7q0.5

D

(m)

h(m)

0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1

Figura 11. Distanciamiento (D) en funcin de la altura

de la zanja de inltracin (h) para distintos factores de

rebosamiento (fr= qS/R(ninguno), q0.9 (10%), q0.7 (30%),

q0.5 (50%); = 10; b= 0.5).

10

9

8

7

6

5

4

3

h= 0.6 m

h= 0.5 m

h= 0.4 m

h= 0.3 m

D(

m)

CN III

80 85 90 95 100

Figura 12. Distanciamiento (D) en funcin del nmero de

curva (condicin hidrolgica III) para distintas alturas de

zanja de inltracin (h= 0.3, 0.4, 0.5, 0.6; = 10; b= 0.5).

8

7

6

5

4

3

4

3.5

3

2.5

2

1.5

1

0.5

D

(m)

Iv(m)

Pendiente (%)

9 12 15 18 21 24 27 30

0.5 m

0.4 m

0.3 m

0.5 m

0.4 m

0.3 m

Figura 13. Distanciamiento (D) e intervalo (iv) entre zanjas,

en funcin de la pendiente del terreno () para distintas

alturas de zanja de inltracin (h= 0.3, 0.4, 0.5, 0.6; = 10;

b= 0.5).

cuando se revisan los resultados de Pruski et

al. (1991), quienes obtuvieron grcas para qcon la duracin de la lluvia y diferentes valores

de inltracin (fc). Al aumentar f

c, la duracin


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de la lluvia que produce q disminuye, como

tambin el valor total de la lluvia asociada

con ste, puesto que como la duracin de la

lluvia aumenta, estas intensidades mximas

promedio disminuyen, mientras que el total de

lluvia se incrementa.Asimismo, al no validar los coecientes del

parmetro P0 (ecuacin 6), pueden limitar los

resultados, ya que estos fueron desarrollados

para otras zonas geogrcas, pudindoseutilizar como herramienta de investigacin de

valores iniciales. Por ello, para el diseo ptimode un sistema de captura y aprovechamiento

hdrico, es necesario una determinacin de alta

precisin de los valores de fc. Para posteriores

investigaciones se realizar una adaptacin del

nmero de curva a las nuevas fuentes de datos;en concreto, a la nueva cartografa de usos de

suelo provenientes del proyecto Land Cover

Corine (CLC-2000), ampliamente usado enEuropa y Latinoamrica.

Conclusiones

El correcto diseo de una zanja inltracin paraun periodo de retorno dado depende en gran

medida de la precisin en la determinacin de

los volmenes de escorrenta y la capacidad deinltracin (f

c).

Los resultados del anlisis local y regional

de las series anuales mximas de precipitacin

en la estacin Nirivilo (cuenca del Purapel) yla regin central de Chile, respectivamente,

permiten obtener un valor conable de ITd, que

reproduce adems las propiedades estadsticas

de las lluvias extremas observadas para la

regin de estudio.

La utilizacin de un sistema de informacingeogrca y el krigeado ordinario resultaronser una ecaz tcnica de interpolacin de datosmuestrales y permite realizar una cartografa

de ndice de precipitacin, k(ITt/IT

24); asimismo,

genera un estimador lineal e insesgado que

hace mnima varianza del error de estimacin.Esto permiti la construccin de las relacionesIDF para la cuenca del ro Purapel, herramienta

fundamental para el diseo de proyectos de

conservacin de aguas y suelos para zonas sin

registros pluviomtricos.Finalmente, el diseo de zanjas introducido

en este trabajo emplea una base fsica mucho

ms extensa que otros diseos usados en

la prctica; sin embargo, utiliza una mayor

cantidad de informacin, lo que no siempre

se dispone a cabalidad en la regin central

de Chile, y es que en la caracterizacin de

los procesos de inltracin en una ladera conestructuras de inltracin caben distintasposibilidades, desde trabajar directamente

con datos experimentales obtenidos sobre el

terreno con inltrmetros o con simuladoresde lluvia, hasta utilizar modelos sencillos

como el mtodo SCS, o trabajar con tasas de

inltracin constante, o bien, con modelos deinltracin en funcin del tiempo y volmenesde agua precedentes. El diseo presentadoaqu es uno de ellos y puede resultar una

herramienta fundamental de planicacin ydiagnstico para muchos proyectos que se

pueden llevar a cabo en laderas con procesos

de deserticacin o de establecimiento decultivos agroforestales.

Agradecimientos

Se agradece a todas las personas e instituciones que

facilitaron el desarrollo de esta investigacin, en especial

a ESTIAM de la Universidad de Crdoba (Espaa), Arauco

S.A. (Chile), a la Direccin General de Aguas (Gobierno de

Chile) y la Agencia Espaola de Cooperacin Internacional

(Espaa).

Recibido: 30/07/10Aceptado: 01/11/11

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A procedure was developed for sizing inltration trenches based on the water balance of a

hillslope. This is focused on two main elementsextreme rainfall events and constant

inltration capacity. Because of the shortage of hydrological data neat the site of the water

resources project, this inltration model uses regional frequency analysis, analysis of rainfall

distribution, the storm index method and the application of geoestatistical techniques. The

results allow for obtaining an extension of the intensity-duration-frequency relationships with

non-recording rain gauges and the sizing of water and soil conservation structures. The model

was applied to the Purapel River Basin located in central Chile to demonstrate the ease of the

suggested procedure.

Keywords: inltration rate, intensity-duration-frequency, inltration trench.

Abstract

Direccin institucional del autor

Ing. Juan Pablo Flores-Villanelo

Centro de Informacin de Recursos Naturales (CIREN)Avenida Manuel Montt 1164, ProvidenciaSantiago de Chile, CHILE

Telfono: +56 (2) 2008 967Fax: +56 (2) 2008 913

[email protected]

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