2_Infiltracion

RIEGO POR ESCURRIMIENTO SUPERFICIAL

Jos A. Morbito

INDICE

Definicin y modelos que la representan

Kostiakov (1932)

SCS-USDA

Kostiakov-Lewis

Familias de infiltracin en riego por superficie

Determinacin de la ecuacin de infiltracin

Infiltracin bsica: Ib

Familias de Infiltracin

Infiltracin segn Kostiakov-Lewis (ejemplo)

Medicin de la infiltracin

Determinacin puntual a campo de la velocidadde infiltracin

Mtodo del infiltrmetro de anillo (simple o doble). Lmina variable o lmina constante.

Mtodo del surco bloqueado

Mtodo de la taza o palangana


Jos A. Morbito

0

50

100

150

200

250

300

350

400

450

500

0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200

t (min)

I (m

m/h

)

0

1

2

3

4

5

6

7

8

I (m

m/m

in)

0

20

40

60

80

100

120

140

160

180

0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200

t (min)

Icu

m(m

m)

Icum

Infiltracin instantnea (I): velocidad de penetracin del agua en suelo insaturado, desde la superficie del suelo.

Infiltracin acumulada (Icum)

I = f (t) ; pero que funcin? Hay varios modelos.

-Green-Ampt (1911) -Kostiakov (1932)

-Horton (1939) -Philip (1957)

-SCS USDA -Kostiakov - Lewis


Jos A. Morbito

1B0 ; **1

*I

0b1- ; *

1cum

Bbb

b

tAtb

ata

taI

El coeficiente b (B) depende de:

-Tipo de suelo (textura y estructura)

-incrementa con el tiempo: el gradiente de la fuerza matriz disminuye con el tiempo mientras que el gradiente de la fuera gravitatoria permanece constante. Se puede asumir constante para 25mm125mm

Infiltracin segn Kostiakov (1932)

Infiltracin segn SCS-USDA

C''*I

c' '*

'cum

'

B

b

tA

taI

Coeficiente B (tag ) en funcin del tiempo

1

10

100

1000

1 10 100 1000

t (min)

Icu

m (

mm

)

700

800

min9312525

7min32

.cum

.cum

)*t(.m)mm):Icum(mImm(Kostiakov

)*t(.(mm)USDA: ISCS

125

25

7

1

1

1


Jos A. Morbito

Familias de infiltracin en riego por superficie: criterio usado para disear F Textura

(mm/h) ("/h) A' B' C' A B a k fo

0,01 Muy arc. 0,200 0,00440 0,000011

0,05 arc. 0,258 0,00426 0,000022

ML 2,5 0,10 arc. 0,62 0,660 7 1,22 0,580 0,317 0,00383 0,000035

0,15 arc. Lig. 0,357 0,00360 0,000046

0,20 Fco arc 0,388 0,00346 0,000057

0,25 Fco arc 0,415 0,00337 0,000068

L 7,5 0,30 Fco arc 0,93 0,720 7 1,76 0,630 0,437 0,00330 0,000078

0,35 Limoso 0,457 0,00326 0,000088

0,40 Limoso 0,474 0,00323 0,000098

0,45 Fco Lim 0,490 0,00321 0,000107

Mod.L 12,5 0,50 Fco Lim 1,20 0,750 7 2,20 0,660 0,504 0,00320 0,000117

0,60 Fco Lim 0,529 0,00320 0,000136

0,70 Fco Lim 0,550 0,00321 0,000155

0,80 Fco Are 0,568 0,00322 0,000174

0,90 Fco Are 0,584 0,00324 0,000193

Mod. 25 1,00 Fco Are 1,79 0,785 7 3,10 0,690 0,598 0,00326 0,000212

Mod. R 37,5 1,50 Arenoso 2,28 0,800 7 3,90 0,700 0,642 0,00340 0,000280

R 50 2,00 Arenoso 2,75 0,808 7 4,50 0,710 0,672 0,00355 0,000325

MR 75 3,00 Arenoso 3,65 0,816 7 5,80 0,715

Ex.R 100 4,00 Arenoso 4,45 0,827 7 7,00 0,720 0,750 0,00421 0,000390

SCS-USDA Kostiakov-LewisKostiakovCdigo (Ib)

0

0.5

1

1.5

2

2.5

3

0 0.5 1 1.5 2 2.5

t (horas)

0

20

40

60

80

100

120

140

160

180

El coeficiente a (A) depende de:

-Contenido de humedad inicial del suelo

-Las unidades usadas en la ecuacini

%20i

%12i

%0i

I (mm/hora)I (mm/min)


Jos A. Morbito

Tiempo (min)Lmina (mm) LN Tiempo LN Lmina Lmina (mm)

Acumulado Acumulada Acumulado Acumulada Estimada

1 4 0.0 1.4 2.5

5 7 1.6 1.9 5.6

10 10 2.3 2.3 8.0

23 12 3.1 2.5 12.3

30 14 3.4 2.6 14.0

40 15 3.7 2.7 16.3

60 17 4.1 2.8 20.0

93 20 4.5 3.0 25.0

120 24 4.8 3.2 28.5

170 29 5.1 3.4 34.0

205 38 5.3 3.6 37.5

1 2 0.0 0.7 2.5

5 4 1.6 1.4 5.6

10 6 2.3 1.8 8.0

20 10 3.0 2.3 11.4

31 14 3.4 2.6 14.3

40 15 3.7 2.7 16.3

60 22 4.1 3.1 20.0

96 30 4.6 3.4 25.4

126 35 4.8 3.6 29.2

178 44 5.2 3.8 34.9

190 48 5.2 3.9 36.0

DETERMINACIN DE LA ECUACIN DE INFILTRACIN

bb)*(-600*60*aIb

1-Bby B*Aa

bBcum a*t; IA*tI

49.0

51.0

*26.1

49.0151.0

26.151.0*47.2

47.2

tI

b

a

*tI cum

hmmIb /70.4

))49.0(*(-600*60*26.1Ib -0.49

Icum = 2.47t0.51

, R2 = 0.94

1

10

100

1 10 100 1000

Tiempo (minutos)

Icu

m (

mm

)

A=2.47

x

y

51.0x

yB


Jos A. Morbito

Tiempo (min)Lmina (mm) LN Tiempo LN Lmina Lmina (min)

Acumulado Acumulada Acumulado Acumulada Estimada

0 0

1 23 0.0 3.1 19.6

5 30 1.6 3.4 30.1

10 36 2.3 3.6 36.3

21 43 3.0 3.8 44.2

30 48 3.4 3.9 48.7

60 62 4.1 4.1 58.6

98 76 4.6 4.3 66.9

127 90 4.8 4.5 71.7

180 100 5.2 4.6 78.7

265 115 5.6 4.7 87.3

1 20 0.0 3.0 19.6

5 28 1.6 3.3 30.1

11 35 2.4 3.6 37.2

27 44 3.3 3.8 47.3

48 48 3.9 3.9 55.2

84 54 4.4 4.0 64.2

110 58 4.7 4.1 69.0

160 63 5.1 4.1 76.2

245 72 5.5 4.3 85.5

En el caso de riego intermitente (por pulsos) la zona saturada

es menos profunda

En el caso de riego continuo (arroz) y para el caso de canales y

reservorios continuamente llenos la zona saturada se expande

a velocidad constante


Jos A. Morbito

INFILTRACIN vs TIEMPOIcum = 19.6 * t

0.27

R2 = 0.91

0

50

100

150

0 100 200 300

Tiempo (minutos)

Dis

tan

cia

(m

)

INFILTRACIN vs TIEMPOIcum = 19.6 * t

0.27

R2 = 0.91

1

10

100

1000

1 10 100 1000

Tiempo (minutos)

Dis

tan

cia

(m

)

a= A*B*60 = 19,6 * 0,27 = 5.292

b= B-1= 0,27 1 = - 0,73

Ib (mm/h)= a*60*(-600*b)b = 3.7 mm/h


Jos A. Morbito

La I de una parcela difiere de un punto a otro de acuerdo a laspropiedades fsicas del suelo y en el (labranza, riego, etc.),afectando los agregados,compactaciny sellado del suelo,por ello esprctico agruparlos en Familias de de acuerdo al tiemporequerido para infiltrar la lmina comn de riego.

Los suelosagrietables tienen inicialmente alta infiltracin (llenado delas grietas). Posteriormenteeslenta. Clasificacin =

F

(mm/h) ("/h) 25 (mm) 50 (mm) 75 (mm) 100 (mm)

Baja < 12.5 < 0.50 > 40 min > 2 h > 3 h 40 min> 5 h 30 min

Media 12.5 - 37.5 0.5 - 1.5

Alta > 37.5 > 1.5 < 13 min < 40 min < 70 min < 100min

Cdigo (Ib) Tiempo de infiltracin para varias lminas

Curvas de familia de infiltracin


Jos A. Morbito

Ejemplo de Clculo de K-L a partir de infiltrmetro de doble anillo. Setrata de ensayoslargos (ms de 10 a 20 horas o hasta alcanzar igualesvaloresde lminas infiltradas para intervalos de tiempo constantes)

Infiltracin segn Kostiakov-Lewis

tIbtAfo*tk*tIZ Bacum **

Tiempo (min) Lectura Icum

Acumulado (mm) (mm)

0 187 0.0

1 183 4.0

2 182 5.0

4 181 6.0

6 180 7.0

10 179 8.0

20 177 10.0

30 176 11.0

60 173 14.0

120 169 18.0

180 166 21.0

240 163 24.0

360 158 29.0

480 153 34.0

600 149 38.0

960 137 50.0

1140 131 56.0

1320 126 61.0

1480 122 65.0

Tiempo (min) Lectura Icum DELTA Icum DELTA t Ib Ib

Acumulado (mm) (mm) (mm) (min) (mm/min) (m/min)

960 137 50.0

1140 131 56.0 6 180 0.03333 0.000033

1320 126 61.0 5 180 0.02778 0.000028

1480 122 65.0 4 160 0.02500 0.000025

Ib = 0,000025 m3/min

Tiempo (min) Lectura Icum Icum - Ib * t

Acumulado (mm) (mm) (mm)

0 187 0.0 0.000

1 183 4.0 3.975

2 182 5.0 4.950

4 181 6.0 5.900

6 180 7.0 6.850

10 179 8.0 7.750

20 177 10.0 9.500

A = 3.975 (Icum en t = 1)

291.0)

120log(

)975.3

5.9log(B

ttI cum *000025.0*003975.0291.0


Jos A. Morbito

Medicin de la infiltracin

Objetivos

-Encontrar la relacin tiempo (t) versus infiltracin acumulada(Icum) y velocidad de Infiltracin (I)

-Clasificar el suelo de acuerdo a la familia de infiltracin

Aplicacin en riego por superficie

-Diseo de parcelas de riego

-Evaluacin y mejoramiento del riego parcelario

Consideraciones:

-El ensayo de infiltracin siempre deber ir acompaado por un estudio del perfil del suelo (condiciones de la superficie, textura, estructura y humedad presente)

-Crear una situacin muy parecida a lasde riego en el futuro

Mojado completo=infiltracin unidimensional

Icum = Icum medido

Mojado parcial= infiltracin bidimensional

P: permetro mojado; w: espaciamiento entre surcos

-Suelos agrietables: cuando poseen grietas profundas es conveniente clasificarlos en la familia de infiltracin correspondiente directamente sin realizar ensayos

w

PmedidoII cumcum

*


Jos A. Morbito

Determinacin puntual a campo de la velocidad de infiltracin

- Se obtiene una indicacin de la velocidad de infiltracin

- Se deber elegir un sitio representativo

- En cada sitio se debern realizar al menos 3 ensayos

- Ventaja del mtodo: requiere poco volumen de agua

1. Mtodo del infiltrmetro de anillo (simple o doble)

.Cilindros con dimetro > 25 cm y altura de 35 cm

. Los cilindros pueden tener dimetros diferentes para facilitar el transporte

.Para evitar prdidas laterales de agua se aconseja otro anillo externo de 37,5 a 50 cm de dimetro y una altura de 25 cm. Este anillo deber tener el nivel de agua ms bajo que el central y no se mide.

. El ensayo puede realizarse siguiendo el principio de:

- lmina variable: se entierra el anillo como mnimo 15 cm tratando de no disturbar demasiado el suelo, se coloca una regla en el anillo central para medir la variacin de la altura del agua, se agrega un volumen conocido de agua que genere una altura de 15 cm aproximadamente en el cilindro central y se mide la lmina de agua infiltrada a intervalos crecientes de tiempo (comenzando por 1 minuto)

- lmina constante: se agrega unvolumen de agua al anillo central a fin de lograr una altura de 6 cm, dicho nivel de agua se mantiene constante con una botella de Mariotte (volumen mayor a 15 L). Los cambios de nivel de agua en la botella se registran en funcin del tiempo.

30cm

35cm

15cm

Botella de

Mariotte

Soporte


Jos A. Morbito

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