La circulación del agua en los suelos arenosos del litoral

Atlántico

J.V. Giráldez CerveraDpto. de Agronomía, Universidad de Córoba

IAS – CSIC

K. VanderlindenIFAPA, Centro Las Torres-Tomejil, Alcalá del Río

R. Ordóñez FernándezIFAPA, Centro Alameda del Obispo, Córdoba

Índice

1. Objetivos

2. Modelos para la circulación del agua en el suelo

3. Caracterización de la zona de estudio: El Abalario.

4. Antecedentes del modelo

5. Características del modelo empleado

6. Resultados

7. Conclusiones

Objetivos

1. Desarrollo y exploración de un modelo simple para la circulación del agua en el suelo

2. Reproducir observaciones de la humedad del suelo y la profundidad de una capa freática colgada

Relevancia de la zona no saturada del suelo

Precipitación

escorrentía

Infiltración Percolación

Evapo(transpi)ración

Energía entrante Calor sensible

Calor latente

Equilibrio eco-hidrológico

Modelos para describir la circulación del agua en la zona no saturada• Basados en la ec. de Richards

• Requiere información detallada sobre las características del suelo y del clima

• Baja disponibilidad de esta información:

Observaciones meteorológicas puntuales

Series históricas cortas e incompletas

Variabilidad espacial de las propiedades del sueloSimplificaciones

Soluciones analíticas o aproximadas:

• Restricciones en cuanto a la forma de la curvas de retención y transmisión de agua

• Condiciones de contorno irreales

• Pobre descripción de la evapotranspiración

Aplicabilidad limitada

Modelos sencillos: el suelo considerado como un depósito inerte

e p

q

smax s

1. Modelo de Thornthwaite-Mater: e=f(ep,s)

2. Modelo de Milly: e=ep

Modelos basados en procesos: infiltración, redistribución y evaporación

• Eagleson (1978), basándose en Philip (1957) para caracterizar la infiltración y evaporación

• Milly (1986)

• López y Giráldez (1999)

• Laio y col. (2001)

Zona de estudio: El Abalario

.

Zona de estudio: El Abalario

.

Zona de estudio: El Abalario

Caracteristicas del punto de observación

arenas

zcf

zcmaterial más fino(eluviado)

superficie del suelo(desnudo)

p ep

capa freática colgada

Afloramiento del agua: superficial y en calicata

Medición de ks con el infiltrómetro de Philip-Dunne (Philip, 1993)

• Durante chubascos:

- Infiltración del agua de lluvia

• Bajo condiciones de flujo:

t tie

• Bajo condiciones de concentración:

tie < t tr

Antecedentes del modelo

e p

c s

f fds

dt z

• Entre chubascos:

- Evaporación (fe) del agua del suelo

- Desagüe (percolación, fp) interno del suelo

Antecedentes del modelo

r

s r

s

*

Kim, Stricker y Torfs, 1996

min 1, Simmons y Meyer, 2000

min , Orlandini, 1999

p

p

p

e p f

r e

e

f k s

s e

f e s s

e f

f

2

*

2e

e p

S

F F

- Desagüe (percolación, fp) interno del suelo

- Evaporación ( fe) del agua del suelo

Antecedentes del modelo

Características del modelo empleado

Hipótesis empleadas

1. No se genera escorrentía superficial

2. La redistribución es instantánea: hipótesis de semejanza de los perfiles de humedad en equilibrio: dz + d = 0 (Salvucci, 1997)

3. La intensidad de evaporación,

4. La intensidad de percolación,

5. La curva de retención y de la conductividad hidráulica siguen las ec. de Brooks y Corey

*min ,e p ef s e f

pf k s

-2

-1.6

-1.2

-0.8

-0.4

0

z-z cf

, m

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1grado de saturación, S

9 ju l 9625 sep 9615 ene 9720 m ay 9711 m ar 9814 ju l 9822 oct 9810 feb 9912 feb 0119 m ar 01

hipótesis de semejanza

Características del modelo empleado

Perfil en equilibrio:dz + d = 0

Modelo de Brooks y Corey

br

s r

s

2 3

bsk k

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1s

0

0.4

0.8

1.2

1.6

2

-m

, m

Características del modelo empleado

0 10 20 30 40 50t iem po (días)

0.15

0.2

0.25

0.3

s

m odeloK im et a l.S im m ons y M eyer, p=1S im m ons y M eyer, p=2

Descenso de la humedad del suelo durante un periodo de 45 días con ep = 6 mm día-1

Características del modelo empleado

Resultados

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1

s0, s

-250

-200

-150

-100

-50

0

z cf,

cm

b=-25 cm , =.5, z r=-200 cms0

s

Resultados

0 365 730 1095 1460 1825 2190 2555 2920 3285tiem po, d ías

0

2

4

6

8

10

e p, m

m d

ía-1

0

20

40

60

80

100

p, m

m

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

S

1992 - 2001

Resultados

0 365 730 1095 1460 1825 2190 2555 2920 3285tiem po, d ías

2000

1500

1000

500

0

prof

undi

dad

de

la c

apa

fre

átic

a, m

m 1992 - 2001

Conclusiones

- Hipótesis de semejanza comprobada con datos observadas

- El modelo describe aceptablemente la variación de la humedad en el perfil y la posición de la capa freática.

- Modelo sencillo y fácilmente generalizable a toda la zona

- Desviación de los datos observados: ¿flujo en forma de vapor?

- ¿Idoneidad de la curva de Brooks y Corey?

- ¿Papel de la vegetación?

- Análisis de sensibilidad

Queda pendiente ...

Lagunas de Moguer

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Doñana, Marzo 2001

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