Capacidad de Infiltracion en Suelos

8/3/2019 Capacidad de Infiltracion en Suelos

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TEMA 5: Infiltracin

MARTA GONZLEZ DEL TNAGOUNIDAD DOCENTE DE HIDRULICA E HIDROLOGA

DEPARTAMENTO DE INGENIERA FORESTALE.T.S. DE INGENIEROS DE MONTES

UNIVERSIDAD POLITCNICA DE MADRID


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Infiltracin del agua en el suelo. Mecanismos que influyen

Importancia de la infiltracin

Medicin. Infiltrmetros y Simuladores de lluvia

Curvas de infiltracin. Datos de inters. Principales modelos de infiltracin

Factores que influyen en la infiltracin

Dunne & Leopold (1978)


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PROCESO DE LA INFILTRACIN: Entrada de agua al suelo

En dicho proceso intervienen tres subprocesos: Entrada de agua al suelo

Retencin de agua en el suelo

Movimiento del agua a travs del suelo

El agua entra en el suelo por las grietas y poros

de mayor tamao, por gravedad. De los poros de mayor tamao pasa a los demenor tamao, por capilaridad.

La infiltracin es un proceso que implica entraday movimiento del agua en el suelo, y se expresaen unidades de velocidad de paso: mm/h, cm/h

Un suelo en condiciones naturales presenta una porosidad en superficierelativamente elevada.



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IMPORTANCIA DE LA INFILTRACIN

Determina la cantidad de agua que entra en el suelo por las precipitaciones, ycon ello su humedad a lo largo del ao.

El agua no infiltrada escurre superficialmente, y puede llegar a incorporarse a

los cauces muy rpidamente, contribuyendo a la formacin de avenidas.



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MEDICIN DE LA INFILTRACIN

Infiltrmetros de anillo o de doble anillo:

Con ellos se mide directamente la velocidad con la que entra el agua en elsuelo. Miden una infiltracin forzada.

Simuladores de lluvia:

Con ellos se mide laescorrenta generada poruna lluvia artificial y, pordiferencia, el agua infiltradaen cada caso.



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CURVAS DE INFILTRACIN

Expresan la variacin de la velocidad de infiltracin con el tiempo, durantela lluvia

Datos de inters:

Infiltracin inicial (f0)

Infiltracin final: Capacidad deinfiltracin del suelo (fc)

Tiempo de equilibrio (tiempo a fc)

Infiltracin acumulada en t (F)Tasa de infiltracin media

V. M. Ponce (1989)


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Principales factores que determinan la forma de las curvas de infiltracin

(Dunne y Leopold, 1978)


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PRINCIPALES MODELOS DE INFILTRACIN

Modelo de Horton:cfft

fft

=

,,0 0kt

cc effff

+= )( 0

fodepende de la humedad precedente del suelo

fcdepende de las caractersticas permanentes del suelo

K es una constante que refleja el comportamiento del suelo durante la lluvia(disminucin de su infiltracin segn aumenta su humedad)

V. M. Ponce (1989)


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PRINCIPALES MODELOS DE INFILTRACIN

Modelo de Philip:

btatF +=5,0

Fes el volumen de agua infiltrada, acumulada en t

a: constante que representa la tasa de penetracin del frente hmedo

b: constante prxima al valor de la conductividad hidrulica en saturacin

batf += 5,05,0

bft

ft

=

,

,0


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FACTORES QUE INFLUYEN EN LA INFILTRACIN

1. Caractersticas de las precipitaciones

Altura:Lluvias muy prolongadas, aumentan la humedad del suelo ydisminuyen su velocidad de infiltracin

Intensidad: Lluvias muy intensas pueden llegar a destruir la porosidadsuperficial del suelo e inducir el sellado del suelo y la formacin de costra


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2. Caractersticas del suelo- Porosidad: Tamao del poro, Forma, disposicin, etc. Historia de uso del suelo

ARENA LIMO ARCILLA

SUPERFICIE DEL SUELO

SUBSUELO

PARTCULAS < 10M (%)

POROSIDA

D

P

0 40

0.2

20 60 80

0.6

0.4

Modificado de Tindall y Kunkel (1999)


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2. Caractersticas del suelo

Profundidad

Textura

Estructura Materia orgnica

Humedad precedente

Arena Limo Arcilla

Tiempo (hr)

Infiltracinacumulada

(cm

.)

0.5 1.5

0.5

1.5

1.0

1.0

2.00

2.0

1

2

3

4

0252015105

Suelo seco Suelo hmedo

Proporcindeinfiltracin

(cm./

hr)

Tiempo (hr)

Modificado de Tindall y Kunkel (1999)


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Grupo de suelo Capacidad de infiltracin

(mm/h)

Caractersticas del suelo

A 8 a 12 Arenas profundas, Loes profundos, suelos con buena

estructura

B 4 a 8 Loes poco profundos y suelos franco-arenosos

C 1 a 4 Suelos franco-arcillosos, limos arenosos poco profundos,

suelos pobres en materia orgnica, suelos arcillosos

D 0 a 1 Suelos con elevado porcentaje de arcillas hinchables,

suelos arcillosos pesados, ciertos suelos salinos

Tabla 5.4.- Grupos de suelo segn su capacidad de infiltracin

(Musgrave y Holtan, 1964)


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3. Caractersticas de la cubierta vegetal

La parte area de la vegetacin intercepta la lluvia y disminuye suintensidad, evitando el sellado de la superficie del suelo y la formacin de

costraLa capa de residuos sobre el suelo aumenta la rugosidad del suelo y

disminuye la velocidad de la escorrenta superficial

La materia orgnica incorporada al suelo mejora la estabilidad de los

agregados

Las races crean vas favorables para la entrada de agua, y cuando muereny se descomponen, dejan macroporos y pequeas galeras

4. Fauna del suelo

Las lombrices, topos y otra fauna edfica tambin contribuyennotablemente a la formacin de galeras, macroporos, por donde puede

circular con facilidad el agua dentro del suelo.


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6. Comportamiento del suelo

Sellado de la superficie (sealing) y formacin de costra (crusting)

Formacin de grietas y expansin de arcillas (swelling)

Hidrofobia

5. Usos del suelo

Los usos del suelo determinan el grado de compactacin del suelo, lo que

disminuye su porosidad (poros de mayor tamao) (ej. sobrepastoreo, paso demaquinaria agrcola, de vehculos, etc.)

En ocasiones, determinan el sellado del suelo, o su impermeabilizacin (ej.urbanizacin, centros comerciales, vas de transporte, etc.)


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Intensamente

pastoreado(palmitos)

Moderadamente

pastoreado(matorral)

No pastoreado,

revegetado (Pinushalepensis)

Textura Gruesa Media Fina

Materia orgnica (%) 1,47 1,77 2,7

Densidad aparente (g/cm3) 1,44 1,42 1,22

Cobertura de vegetacin (%) 12,5 41,3 99

Pendiente (%) 0-10 5-25 5-40

Infiltracin inicial (mm/h) 179 194 439

Infiltracin a las 2 h (mm/h) 43 65 226

Tabla .- Caractersticas de los suelos y tasas de infiltracin (medidas con

infiltrmetros de doble anillo) en tres tipos de uso del suelo, en el norte deMarruecos (Berglund et al. (1981), adaptado por Brooks et al., 1991).

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