CAPÍTULO 6: Infiltración 1. Concepto de Infiltración 2. Mecanismo de generación de la...
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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
CAPÍTULO 6: Infiltración
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
CAPÍTULO 6: Infiltración
Percolación
Movimiento del agua dentro del terrenoMovimiento del agua dentro del terreno
2. Mecanismos de generación de la Infiltración
CAPÍTULO 6: Infiltración
Precipitación
Infiltración
EscorrentíaSuperficial
Detención Superficial
CAPÍTULO 6: Infiltración
2. Mecanismos de generación de la Infiltración
Escorrentía Subterránea
Escorrentía Superficial
Escorrentía superficial epidérm ica
M anantial
Escorrentía Hipodérm ica
Infiltración
Percolación
Recarga
Suelo edáfico
Zonasaturada
Zona nosaturada
CAPÍTULO 6: Infiltración
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
CAPÍTULO 6: Infiltración
2. Mecanismos de generación de la Infiltración
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
CAPÍTULO 6: Infiltración
3. Factores que influyen
• Temperatura
• Contenido inicial de humedad
• Condiciones de la superficie del terreno
4. Medida
• Análisis de hidrogramas
• Infiltrómetros
• Lisímetros
CAPÍTULO 6: Infiltración
4. Medida
• Infiltrómetros
2R
2R
h
Terreno
CAPÍTULO 6: Infiltración
4. Medida• Lisímetros
CAPÍTULO 6: Infiltración
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
CAPÍTULO 6: Infiltración
5. Cálculo
5.1. Índice de Infiltración
Intensidad HIETOGRAMA
EscorrentíaSuperficial
Alm acenam ientoSuperficial
Tiem po
Análisis de hietogramas de lluvia
CAPÍTULO 6: Infiltración
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
CAPÍTULO 6: Infiltración
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
CAPÍTULO 6: Infiltración
5.2. Ecuación de Horton
5. Cálculo
ktfc0ffcf eIIII
5.3. Ecuación de Phillip
abt2
1I 2
1
f
CAPÍTULO 6: Infiltración
5.2. Ecuación de Horton
5. Cálculo
Capacidad deInfiltración
Tiempo
Ifc
If0
CAPÍTULO 6: Infiltración
5. Cálculo
Capacidad deInfiltración
Tiempo
Ifc
If0
Capacidad deInfiltración
Tiempo
Ifc
If0
Capacidad deInfiltración
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
CAPÍTULO 6: Infiltración
5. Cálculo
5.4. Método de Green-Ampt
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
CAPÍTULO 6: Infiltración
5. Cálculo
5.4. Método de Green-Ampt
LLH
Kdzdh
KhgradKI satsatsat
LIL
HKI isacsat
;1
HL
HLtK
is
sat 1ln
CAPÍTULO 6: Infiltración
5. Cálculo
5.4. Método de Green-Ampt
CAPÍTULO 6: Infiltración
5. Cálculo
5.4. Método de Green-Ampt
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
CAPÍTULO 6: Infiltración
5. Cálculo
5.4. Método de Green-Ampt
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
CAPÍTULO 6: Infiltración
5. Cálculo
5.4. Método de Green-Ampt
CAPÍTULO 6: Infiltración5. Cálculo
5.4. Método de Green-Ampt
CAPÍTULO 6: Infiltración5. Cálculo
Green-Ampt; Horton; Philip
CAPÍTULO 6: Infiltración
Problema: Green-Ampt
Problema
InfiltraciónEjemplo: HortonEjemplo: Horton
CIICICI
KTa
0ln1
CAPÍTULO 6: Infiltración5. Cálculo
Análisis de hietogramas de lluvia
5.4. Green-Ampt
CAPÍTULO 6: Infiltración
5. Cálculo
Análisis de hietogramas de lluvia
CAPÍTULO 6: Infiltración
5. Cálculo
Análisis de hietogramas de lluvia
CAPÍTULO 6: Infiltración5. Cálculo
Análisis de hietogramas de lluvia
CAPÍTULO 6: Infiltración
Problema: Green-Ampt
Análisis de hietogramas de lluvia
CAPÍTULO 6: Infiltración
Problema: Green-Ampt
Análisis de hietogramas de lluvia
CAPÍTULO 6: Infiltración
Problema: Green-Ampt
Análisis de hietogramas de lluvia
CAPÍTULO 6:Infiltración
Problema: Problema: Cálculo del Cálculo del índice índice