METODOS PARA CALCULAR LA INFILTRACION EN HIDROLOGIA   EDGARDO RIOS DAVID CAMARGOBRAYAN DAVIDALVARO BENEDETTI ESTUDIANTES

UNIVERSIDAD DE LA GUAJIRAFACULTAD DE INGENIERIAPROGRAMA DE INGENIERIA CIVILRIOHACHA LA GUAJIRA2015

INFILTRACION

La infiltración es el proceso por el cual el agua penetra desde la superficie del terreno hacia el suelo. En una primera etapa satisface la deficiencia de humedad del suelo en una zona cercana a la superficie, y posteriormente superado cierto nivel de humedad, pasa a formar parte del aguasubterránea, saturando los espacios vacíos.

CAPACIDAD DE INFILTRACIÓN Y TASA DE INFILTRACIÓN.El concepto de capacidad de infiltración es aplicado al estudio de la infiltración para diferenciar el potencial que el suelo tiene de absorber agua a través de su superficie, en términos de lámina de tiempo, de la tasa real de infiltración que se produce cuando hay disponibilidad de agua para penetrar en el suelo.

A continuación se dan algunos valores promedios de capacidad de infiltración para distintos tipos de suelos:

TIPOS DE SUELOS CAPACIDAD DE INFILTRACION (mm/h)

ARENA 50

LIMO ARENOSO 25

LIMO ARCILLOSO 12

Métodos para calcular la infiltraciónEl análisis cuantitativo de la infiltración se puede llevar a cabo utilizando la ecuación de Richards, considerada como el modelo matemático representativo del fenómeno del flujo en el medio poroso no saturado, a partir de la ecuación: 

Donde ∇ es el operador nabla.La solución general de la ecuación (5.14) es difícil, de modo que se ha resuelto para casos muy particulares, obteniendo así los métodos básicos para la cuantificación de la infiltración. A continuación se presentan algunos de los métodos más representativos.

a) Ecuación de Horton 

En este método se considera un valor inicial de capacidad de infiltración f0, el cual disminuye exponencialmente hasta alcanzar un valor constante fc. La variación de la capacidad de infiltración en el tiempo se expresa a través de la ecuación:

 

 Donde k es una constante con dimensiones [1/T].

b) Ecuación de Phillip Se calcula la infiltración acumulada en el tiempo a través de la expresión Siguiente:

Donde S es la actividad, que depende de la tensión mátrica ψ; K es la conductividad hidráulica.Asimismo, se sabe que la infiltración acumulada está relacionada con la capacidad de infiltración a través de la ecuación: 

 Así que la capacidad de infiltración se expresa por medio de la igualdad siguiente 

Por otra parte, si se analiza una columna de suelo horizontal, entonces se tiene:

c) Método de Green y Ampt La estimación de la infiltración acumulada con este método se lleva a cabo por medio de la expresión mostrada a continuación: 

Donde K es la conductividad hidráulica; ψ es la tensión mátrica; Δθ es la diferencia del contenido de humedad a saturación menos el contenido de humedad de interés; t es el tiempo; ln es el logaritmo natural.La ecuación de la capacidad de infiltración, una vez conocida la infiltración acumulada, presenta la forma siguiente: 

 Una suposición importante del método, es considerar despreciable la lámina de agua sobre la superficie del terreno.

d) Entrada menor que la conductividad hidráulica saturada. Si el ritmo de entrada del agua al suelo, w, es menor que la conductividad hidráulica saturada, entonces se llega a lo siguiente: f(t) = w; para el intervalo 0< t < twf(t) = 0; para w t ≥ tDonde tw es el tiempo que dura el evento w.

e) Entrada mayor que la conductividad hidráulica saturada. Si el ritmo de entrada del agua al suelo, w, es mayor que la conductividad hidráulica saturada, entonces llegará un momento en el que la superficie del terreno alcance a saturarse.

Si el agua sigue entrando se acumulará, si es que la superficie es plana, o si posee pendiente se convertirá en escurrimiento potencial.

Para estimar el tiempo que transcurre desde el inicio del evento w hasta que la superficie se satura, se hace uso de las ecuaciones siguientes (Dingman, 1994):