7/21/2019 Zanjas de Infiltracin Con SIG
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Tecnologa y Ciencias del Agua
ISSN: 0187-8336
Instituto Mexicano de Tecnologa del Agua
Mxico
Flores-Villanelo, Juan Pablo
Diseo de zanjas de infiltracin en zonas no aforadas usando SIG
Tecnologa y Ciencias del Agua, vol. III, nm. 2, abril-junio, 2012, pp. 27-39
Instituto Mexicano de Tecnologa del Agua
Morelos, Mxico
Disponible en: http://www.redalyc.org/articulo.oa?id=353531977002
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D SIG
Juan Pablo Flores-Villanelo Centro de Informacin de Recursos Naturales, Chile
Resumen
Se desarroll un procedimiento para dimensionar zanjas de inltracin dependien-do de un balance hdrico en la ladera, el cual est focalizado en dos elementos
centrales: eventos extremos de precipitacin y capacidad de inltracin constante.Debido a la disponibilidad de datos hidrolgicos de la cuenca del ro Purapel,
este modelo de inltracin incorpora anlisis regional de frecuencia, anlisis dedistribucin de la lluvia, mtodo de ndice de tormenta y tcnicas geoestadsticas.Los resultados permiten obtener una extensin de las relaciones intensidad-duracinfrecuencia para zonas sin registro continuo de la lluvia y el dimensionamiento parala estructura de conservacin de aguas y suelo. El modelo fue aplicado a la cuencadel ro Purapel, en Chile central, para demostrar la facilidad del procedimientosugerido.
Palabras clave: tasa de inltracin, intensidad-duracin-frecuencia, zanja deinltracin.
Tecnologa y Ciencias del Ag ua, vol. III, nm. 2, abril-junio de 2012, pp. 27-39
Introduccin
El marcado impacto de la erosin hdrica enla disminucin de la productividad agrcola
y forestal en la zona central de Chile hace
necesario desarrollar planteamientos y diseos
de obras de conservacin de aguas y suelos.As, cabe destacar que la agricultura de
escorrenta y la agrosilvicultura son medidas
de aprovechamiento hdrico para un cultivo,
con favorables resultados de establecimiento,
crecimiento y desarrollo de plantas en zonassemiridas. Este trabajo estudia las zanjas deinltracin, para aumentar la recarga hdrica
del suelo (Boers y Ben-Asher, 1982; Lovenstein
et al., 1991). Se han propuesto algunos modelosinteresantes (Falco et al., 1997; Martnez deAzagra, 2000; Akan, 2002), que suponen quetoda el agua de escorrenta generada por el rea
de impluvio se inltra en el rea de recepcin,situacin que dista mucho de lo real.
En muchos de estos modelos se dispone deescasa informacin climatolgica. Adems hayuna gran variabilidad espacial y temporal de los
procesos hidrolgicos. Ello requiere incorporaranlisis regionales y tcnicas geoestadstiscas.Koutsoyiannis et al. (1998) propusieronunas curvas IDF regionales que permiten la
incorporacin de estaciones sin registros de
pluviometra (con distintas duraciones de
lluvia) para la construccin de la IDF en sitiosno aforados. La determinacin de un ndice
de tormenta derivado de las relaciones IDFpermite establecer patrones de las intensidades
de precipitacin para diferentes duraciones de
lluvia (Di Baldassarre et al., 2005). La variabilidadde este ndice de tormenta se caracteriza
mediante mtodos estadsticos para predecir la
distribucin espacial de los valores de la variable
intensidad de precipitacin, expresado como un
cocienteo ndice de tormenta, ITt/IT
24(Cheng et
al., 2003). Tambin estos modelos requieren de
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una determinacin de las propiedades fsicas
del suelo, en especial la capacidad nal deinltracin del suelo,f
c.
La opcin ms sencilla es trabajar con
eventos de intensidad de lluvia y capacidad
de inltracin constante, aun cuando sepodra subestimar el calado (h) almacenadoy sobreestimar la supercie de la inltracin(Akan, 2002).
Este trabajo tiene como objetivo desarrollarun modelo de zanja de inltracin en funcindel balance hdrico de una ladera usando un
sistema de informacin geogrco.
Metodologa
Diseo hidrolgico de zanjas de infltracin
El diseo de un sistema de aprovechamientode agua (gura 1) se dene como un sistemaproduccin-recoleccin en una ladera que
se subdivide en Nunidades. Las hiptesis delmodelo de zanjas de inltracin son:
La precipitacin es uniforme en cadaunidad analizada.
Se considera un suelo desnudo. No hay evaporacin desde el suelo durante
el chubasco. Las unidades son independientes entre s El tamao de cada unidad 100 m2. No hay circulacin de agua entre las
distintas unidades.
La seccin transversal y el calado sonuniforme a travs de la zanja de inltracin.
Ante eventos prolongados de lluvia y elparmetro a y sea grande, la velocidad
de inltracin es:
zona de recepcin: vi t( ) =fc+ f0fc( )e t, se
simplica a vi t( ) =fc
zona de impluvio: wi t( ) =gc+ g0gc( )e t, se
simplica a wi t( ) =gc
siendo vi(t) = velocidad de inltracin de
la zona de recepcin; wi(t) = velocidad de
inltracin en el rea de impluvio; fo y g
o =
capacidad de inltracin inicial del rea derecepcin e impluvio, y f
cy g
c = capacidad
de inltracin nal del rea de recepcin eimpluvio, respectivamente. Por lo generalf
cg
c
(salvo enmiendas muy importantes en el rea
de recepcin o aplicaciones impermeabilizante
en el rea de impluvio).Este diseo plantea que el volumen aportado
(Va) sea igual al volumen recepcionado (Vr). Ladeterminacin del volumen de aportacin sebasa en el clculo de la escorrenta supercial,explicado por la ecuacin de continuidad:
q = P P0
F (1)
Donde q es la escorrenta supercial [L];P, la precipitacin total [L]; P
0, la abstraccin
inicial [L]; F, la inltracin acumulada [L].
Cuadro 1. Modelos intensidad-duracin-frecuencia (IDF).
Modelo IDF ITt = Nmero de parmetros
1 aTb tc+d( )1
4
2 ait
Tt+ b( )
c 3
3 i24
Ti1
/ i24( )
ab tb
ab
c
3
4 aTb t+d( )c 4
5 aTbt c 3
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PrecipitacinIntensidad mxima (mm/h)para periodo de retorno T
Distanciamientoentre zanjas
Escorrentasuperficial
D
Intervalovertical
Infiltracinconstante
Recepcin
Impluvio
iV
bs
i
hd
Figura 1. Esquema de zanjas de inltracin en ladera.
La precipitacin P, en un intervalo t, puedeexpresarse usando las relaciones intensidad-
duracin-frecuencia (Chen, 1983):
P = im
t =aT
b
tc+ d
t (2)
siendoimla intensidad media de precipitacin
[LT-1]; t, la duracin del evento [T]; T, el periodode retorno [T]; a, b, cy d, parmetros del modeloIDF. Derivando la ecuacin (4), se obtiene laintensidad de lluvia instantnea, i
i[LT-1]:
ii=
dP
dt= i
m 1
c tc
tc+ d
(3)
Si se considera una supercie sucien-temente pequea, se puede inltrar toda elagua. Transcurrido un tiempo t = t
p (tiempo
de encharcamiento), el suelo alcanzar suestado de saturacin y su supercie comenzara encharcarse, llenndose las depresiones.A partir de este instante, el sistema produce
escorrenta, que termina cuando la intensidad
de lluvia instantnea (ii) se iguala a la capacidad
de inltracin nal (fc), de modo que:
im 1 ctc
tc+ dfc = 0 (4)
El valor de tcorrespondiente a q(ecuacin(1)) puede ser obtenido usando el mtodo deNewton-Raphson.
En zonas geogrcas con disponibilidad dedatos pluviomtricos, la intensidad media de la
lluvia puede ser fcilmente obtenida utilizan-
do la curva local de intensidad-duracin-
frecuencia (Yu y Chen, 1997). Sin embargo, estono ocurre en zonas de la regin central de Chile,
por lo que hay que recurrir al anlisis regional(Hosking y Wallis, 1997), anlisis de distribu-cin de precipitaciones mximas (Raynal,2005), ndice de tormenta (Di Baldassarre et al.,2005) y tcnicas geoestadstiscas (Cheng et al.,2003), como el krigeado ordinario. La lluviade diseo se determina a partir del uso de un
ndice de tormenta, k:
IiT= k I
diaria
T (5)
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donde ITies la intensidad de precipitacin a la
hora i (i= 1, 2, 6, 12 y 24 horas) e ITdiaria
es la
intensidad de precipitacin diaria.La substraccin inicial, P
0[L], se determina
por Ferrr et al. (1995):
P0 = 50.8
100
CN1 (6)
siendo CN el nmero de curva para condicio-nes de humedad antecedente del suelo tipo III.
La inltracin acumulada es:
F=fc ti/60 (7)
Donde ti= t t
Poes el periodo de inltracin
[T] y tPo
= (P0/i
m) * 60, el tiempo que corresponde
a la substraccin inicial [T].Para el dimensionamiento de una zanja de
inltracin rectangular en ladera se consideranlos siguientes volmenes de agua:
Volumen de agua de impluvio:
Va = q Si = q l D (8)
Volumen geomtrico de la zanja:
Vg = hd Sr = hd bs l (9)
Volumen de precipitacin al interior de la zanja:
Vp = im t( ) Sr =P bs l (10)
Volumen de inltracin:
Vi =
vi t( ) Sr =
fc t( ) bs l (11)Siendo D el distanciamiento entre zanjas
[L]; h, la profundidad de la zanja [L]; Sr, el rea
de recepcin dentro de la zanja [L2]; b, el anchode la zanja [L]; l, el largo de la zanja [L]; v
i, la
velocidad de inltracin de agua dentro de lazanja (f
c) [LT-1].
Utilizando la ecuacin de continuidad apor-
tacin-recepcin (Va= V
r):
hd > t fc im( )sujeto a
q Si = hd Sr + fc t Sr P Sr (12)
se deduce el espaciamiento entre zanjas, D[L],y con ella la del intervalo vertical entre zanjas
de inltracin, iv [L], para aplicaciones de un
SIG, con el modelo de digital de elevaciones de
una cuenca, por lo que se tiene que:
D = bs hd + t fc im( ) qcos( )( ) 1
(13)
rea de estudio
El rea de estudio (gura 2) comprendela cuenca del ro Purapel, de clima tipomediterrneo, con seis meses secos y seis
meses hmedos, ubicada en la cordillera dela costa de la regin del Maule, Chile. Cuentacon un rea de tributacin de 264.6 km2hastala estacin de aforo en Nirivilo (35 34 LS; 7205 LO), con un largo de cauce principal de 77.2km. La temperatura media anual es de 15.2 C,con temperaturas mximas promedio de 28.5C en enero y mnimas promedio de 5.4 C en
julio. Las precipitaciones medias anuales en lacuenca se estiman en 810 mm, siendo julio elmes ms lluvioso, con 194.2 mm, y enero el mesms seco, con 4.4 mm (Pizarro et al., 2006).
Las precipitaciones en la zona central de
Chile ocurren en un 90% durante el periodo
mayo-septiembre, asociadas con los frentes
fros que ocasionalmente alcanzan esta regin
cuando el anticicln subtropical del paccosuboriental es anormalmente dbil (Garreaud y
Rutllant, 2006). As, esta zona se caracteriza por
una extrema variabilidad de las precipitacionesentre un ao y otro, en parte relacionada con la
Oscilacin del Sur de El Nio (ENSO), mientrasque el comportamiento interdecadal se asocia
con la oscilacin decadal del pacco (PDO)(Montecinos y Aceituno, 2003). La clase texturalpredominante del suelo es franco areno-arci-
llosa y tiene un comportamiento hidrolgico
correspondiente al grupo C de acuerdo con la
clasicacin del mtodo del nmero de curva.
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La cuenca presenta una cobertura forestal
sobre el 70%, entre plantaciones de Pinusradiata(D. Don), actualmente en explotacin, ybosque nativo. En los terrenos ms planos de lacuenca se presentan cultivos caractersticos de
la agricultura de secano.
Determinacin del diseo hidrolgico de zanjas
usando ArcGis
La estimacin de la lluvia de diseo se deter-
min mediante la ecuacin (5). Se analizla presencia de datos incorrectos y valores
anmalos, independencia y estacionariedad, y
tendencia montona de las series (1965-2007),a travs del test de Grubbs y Beck, Wald-
Wolfowitz y Mann-Kendall, respectivamente.El anlisis regional se llev a cabo con losprogramas XTEST, XSIM y XFIT, descritos
ampliamente en Garca (2000), como unaestimacin de observaciones puntuales de
las precipitaciones mximas de la regin
central de Chile. Se hizo necesario interpolarla informacin suministrada por los 52pluvimetros de la misma, mediante krigeado
ordinario.El proceso geoestadstico para la variable
ndice de tormenta, k ajust un modelo
exponencial a una serie de 52 puntos (oestaciones pluviomtricas), segn Isaaks ySrivastava (1989):
(hd)=C0 +C1 1 e
hd
ax cuando h
d > 0
(14)
cuando h
d
=
0(h
d
)= 0 (15)
Donde C0 es la varianza en el origen; a
x,
el alcance; hd, el vector distancia, y C
0+ C
1, la
meseta.Los parmetros del variograma se consi-
deraron funciones tambin del intervalo
de recurrencia y de la duracin de la lluvia
de diseo. Por lo tanto, se determin un
variograma para cada diseo de lluvia.Esas relaciones son bien consistentes con lascaractersticas aleatorias de la lluvia de diseo,
considerando que la distribucin espacial de la
lluvia tiene un comportamiento (inuenciadopor el anticicln del Pacco) como un campoaleatorio y su estructura de variacin espacial
vara en funcin de la duracin y el periodo de
retorno.Los valores de intensidad de precipitacin
interpolados a la cuenca del ro Purapel son
ajustados a un modelo IDF mediante el mto-
do de mnimos cuadrados y utilizando el
algoritmo de optimizacin de Rosenbrock, atravs del mtodo de gradiente avanzado de
quasiNewton. Se probaron varios modelos.Este modelo estima de forma indirecta la
velocidad de inltracin del agua en el suelo(gura 3), en funcin de pendientes y texturadel suelo, para lo cual se incorpor la base
de datos de la caracterizacin de suelos del
estudio agroecolgico (1:50.000) del Centro deInformacin de Recursos Naturales (Ciren)-Chile y las tasas de inltracin constantepublicadas por el Departamento de Suelos de
la Universidad de Carolina del Norte, EstadosUnidos.
La aplicacin SIG de este modelo se lleva a
cabo mediante un cdigoMatlaby un modelo
de elevacin digital de la cuenca, obtenido de
la informacin digitalizada de una ortofoto
del Centro de Informacin de RecursosNaturales 1:20.000 (Ciren, Chile) y cartasdigitales del Instituto Geogrco Militar1:50.000 (IGM, Chile), en donde se utilizArcGis de ESRI para el ordenamiento de lainformacin disponible y la visualizacin
grca de sta.
Resultados y discusin
La exploracin de los datos de precipitacin
extrema registr un 1% de valores anmalos
del total de datos de las series, donde el 21%
de los mismos se registr en la serie de una
hora, por lo cual se eliminaron del anlisis
regional de precipitaciones. Este estudio
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Figura 2. Ubicacin de la cuenca del ro Purapel y de las 52 estaciones pluviomtricas de la regin central de Chile.
consider un nivel de signicancia del 1%,para lo cual la totalidad de las series de
precipitaciones mximas cumplen el requisito
de independencia y estacionariedad. En
cuanto al anlisis exploratorio de la serieNirivilo, la prueba de Grubbs y Beck sdetect un dato anmalo (en un nivel de
signicancia del 10%), en la lluvia del da 26de abril del ao 1957, que se elimin. Mientrasque el estadstico de Wald-Wolfowitzcomprob que los datos de precipitaciones
son independientes y estacionarios, y la
prueba no-paramtrica de Mann-Kendall nodetect tendencias montonas en la serie.
Los estimadores de los parmetros para la
distribucin GVE, por medio del mtodode momentos de probabilidad ponderada
propuesto por Raynal (2005), fueron muy
cercanos en valor numrico a la metodologade Hosking y Wallis tanto en la obtencin
de parmetros de la funcin de distribucin
GVE como en la evaluacin de los valores dediseo, sin embargo, el insesgamiento de los
primeros es menor.Los modelos matemticos ajustados
presentan excelentes resultados (mayoritaria-
mente R2 > 90%). Para la cuenca del ro Purapel,el mejor fue el modelo 1 (Tmez, 1978):
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It
T=
19.37 T0.2109
t0.5501
+0.5677
(16)
Por otra parte, distintas relaciones defcen
funcin de la duracin de la lluvia (t); periodode retorno (T); escorrenta supercial (q); ydistanciamiento entre zanjas de inltracin semuestran en las guras 4, 5, 6 y 7. En la gura4, el tiempo que demora en igualar las tasas
de intensidad de precipitacin instantnea (ii)y la capacidad de inltracin (fc) disminuye
al aumentar fc, y demuestra que el modelo
IDF 1 se comporta mejor que los modelos 4
y 5, propuestos por Yarnell (1935) y Ponce(1989), respectivamente. La gura 5 presentauna familia de curvas para cada periodo
de retorno (5, 10 y 20 aos) para la relacint vs.f
c. Al aumentar el periodo de retorno,
el tiempo de equilibrio (ii = f
c) aumenta.
Por otra parte, la escorrenta supercialdisminuye con f
c (gura 6); contrariamente,
el distanciamiento entre zanjas aumenta
con fc (gura 7). Para periodos de retornos
altos, D comienza a disminuir debido a que
los volmenes de escorrenta a inltrar sonmayores, para lo cual se deben realizar ms
obras de inltracin por hectrea.El modelo DEM de la cuenca del ro
Purapel (gura 8) es una red de 247 x 266
celdas, incluidos pendientes, cauces hdricos yretculas de banco. El tamao de la celda fuedenido como 100 * 100 m (1 ha). Al convertirlas capas de informacin ASCII a formato
matricial, provenientes de Matlab, el modelo
representa en ArcGIS el distanciamiento entre
zanjas de inltracin para cada celda dentro dela cuenca (gura 9).
El distanciamiento entre zanjas estrelacionado con una serie de variables y
Figura 3. Tasas de inltracin aproximadas (cm/h) para varias texturas y pendientes del suelo para la cuenca
del ro Purapel (fuente: http://www.soil.ncsu.edu).
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150
120
90
60
30
0
Yarnell, I= aTb/tc
Ponce, I=aTb/(t+ d)c
Tmez, I= aTb/(tc+ d)
FL= 9.15
FL= 5.90
FL= 5.74
t(h)(ii=fc
)
fc(mm/h)
0 2 4 6 8 10 12
Figura 4. Duracin de la lluvia cuando ii=f
cy la capacidad
de inltracin (fc) del suelo, para T= 10, usando tres
modelos IDF.
80
60
40
20
0
T= 5 aos
T= 10 aosT= 20 aos
t(h)(ii=fc
)
0 2 4 6 8 10 12
fc(mm/h)
Figura 5. Duracin de la lluvia cuando ii=f
cy la capacidad
de inltracin (fc) del suelo, para distintos periodos de
retorno (T= 5, 10, 20).
150
120
90
60
30
0
T= 5 aosT= 10 aosT= 20 aos
q(
mm
)
fc(mm/h)
0 2 4 6 8 10 12
Figura 6. Escorrenta supercial en funcin de la capacidad
de inltracin del suelo (T= 10; = 10).
40
30
20
10
0
T= 5 aosT= 10 aos
T= 20 aos
D
(m)
fc(mm/h)
0 2 4 6 8 10 12
Figura 7. Distanciamiento entre zanjas en funcin de la
capacidad de inltracin del suelo (T= 10; = 10;
b= 0.5; h= 0.3).
parmetros, los cuales el ingeniero de obra
puede modicar, segn los objetivos delproyecto de diseo. Aumentar la altura de la
obra, h, provoca un mayor D (gura 10). Esposible considerar un factor de rebosamiento,
fr, lo cual permite manejar D, cuando
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los volmenes de impluvio exceden lasnecesidades del cultivo. Al aumentar el factor
de rebosamiento, se incrementa D (gura 11).Otras relaciones pueden encontrarse (guras 12y 13) al relacionar distintos valores del nmerode curva y la pendiente, y el distanciamiento
entre zanjas, manipulando la conguracingeomtrica de la zanja (en este caso, h).
Para comprender las relaciones entre D
y CN III (gura 12), hay que considerar queel suelo est desnudo; de lo contrario debe
incorporar nuevos procesos en el modelo,
Figura 8. Modelo digital de elevaciones de la cuenca del ro Purapel (izquierda) y mapa de pendientes de la cuenca del ro
Purapel (derecha).
Figura 9. (a) Mapa de escorrenta supercial (izquierda); (b) capacidad de inltracin del suelo fcpara una textura franco areno-
arcilloso (centro), y (c) distanciamiento entre zanjas de inltracin (derecha), para T= 10; b= 0.5; h= 0.3, aplicado a la cuenca
del ro Purapel.
como la intercepcin y, posiblemente, la
evaporacin.
Uno de los aspectos ms discutibles delpresente modelo es la variabilidad temporal
y espacial de las variables incluidas, como
la velocidad de inltracin constante enel impluvio y recepcin, la intensidad de
precipitacin constante, la supercie anegadao el volumen de agua almacenado en las
microdepresiones, etctera. As, el valor deq y h disminuye cuando f
c aumenta. Este
comportamiento puede ser bien entendido
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24
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20
18
16
14
12
10
8
6
4
2
0
T= 2 aos
T= 5 aos
T= 10 aos
T= 20 aos
D
(m)
h(m)
0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1
Figura 10. Distanciamiento (D) en funcin de la altura de la
zanja de inltracin (h) para distintos periodos de retorno
(T= 2, 5, 10, 20; = 10; b= 0.5).
16
12
8
4
0
qS/Rq0.9q0.7q0.5
D
(m)
h(m)
0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1
Figura 11. Distanciamiento (D) en funcin de la altura
de la zanja de inltracin (h) para distintos factores de
rebosamiento (fr= qS/R(ninguno), q0.9 (10%), q0.7 (30%),
q0.5 (50%); = 10; b= 0.5).
10
9
8
7
6
5
4
3
h= 0.6 m
h= 0.5 m
h= 0.4 m
h= 0.3 m
D(
m)
CN III
80 85 90 95 100
Figura 12. Distanciamiento (D) en funcin del nmero de
curva (condicin hidrolgica III) para distintas alturas de
zanja de inltracin (h= 0.3, 0.4, 0.5, 0.6; = 10; b= 0.5).
8
7
6
5
4
3
4
3.5
3
2.5
2
1.5
1
0.5
D
(m)
Iv(m)
Pendiente (%)
9 12 15 18 21 24 27 30
0.5 m
0.4 m
0.3 m
0.5 m
0.4 m
0.3 m
Figura 13. Distanciamiento (D) e intervalo (iv) entre zanjas,
en funcin de la pendiente del terreno () para distintas
alturas de zanja de inltracin (h= 0.3, 0.4, 0.5, 0.6; = 10;
b= 0.5).
cuando se revisan los resultados de Pruski et
al. (1991), quienes obtuvieron grcas para qcon la duracin de la lluvia y diferentes valores
de inltracin (fc). Al aumentar f
c, la duracin
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de la lluvia que produce q disminuye, como
tambin el valor total de la lluvia asociada
con ste, puesto que como la duracin de la
lluvia aumenta, estas intensidades mximas
promedio disminuyen, mientras que el total de
lluvia se incrementa.Asimismo, al no validar los coecientes del
parmetro P0 (ecuacin 6), pueden limitar los
resultados, ya que estos fueron desarrollados
para otras zonas geogrcas, pudindoseutilizar como herramienta de investigacin de
valores iniciales. Por ello, para el diseo ptimode un sistema de captura y aprovechamiento
hdrico, es necesario una determinacin de alta
precisin de los valores de fc. Para posteriores
investigaciones se realizar una adaptacin del
nmero de curva a las nuevas fuentes de datos;en concreto, a la nueva cartografa de usos de
suelo provenientes del proyecto Land Cover
Corine (CLC-2000), ampliamente usado enEuropa y Latinoamrica.
Conclusiones
El correcto diseo de una zanja inltracin paraun periodo de retorno dado depende en gran
medida de la precisin en la determinacin de
los volmenes de escorrenta y la capacidad deinltracin (f
c).
Los resultados del anlisis local y regional
de las series anuales mximas de precipitacin
en la estacin Nirivilo (cuenca del Purapel) yla regin central de Chile, respectivamente,
permiten obtener un valor conable de ITd, que
reproduce adems las propiedades estadsticas
de las lluvias extremas observadas para la
regin de estudio.
La utilizacin de un sistema de informacingeogrca y el krigeado ordinario resultaronser una ecaz tcnica de interpolacin de datosmuestrales y permite realizar una cartografa
de ndice de precipitacin, k(ITt/IT
24); asimismo,
genera un estimador lineal e insesgado que
hace mnima varianza del error de estimacin.Esto permiti la construccin de las relacionesIDF para la cuenca del ro Purapel, herramienta
fundamental para el diseo de proyectos de
conservacin de aguas y suelos para zonas sin
registros pluviomtricos.Finalmente, el diseo de zanjas introducido
en este trabajo emplea una base fsica mucho
ms extensa que otros diseos usados en
la prctica; sin embargo, utiliza una mayor
cantidad de informacin, lo que no siempre
se dispone a cabalidad en la regin central
de Chile, y es que en la caracterizacin de
los procesos de inltracin en una ladera conestructuras de inltracin caben distintasposibilidades, desde trabajar directamente
con datos experimentales obtenidos sobre el
terreno con inltrmetros o con simuladoresde lluvia, hasta utilizar modelos sencillos
como el mtodo SCS, o trabajar con tasas de
inltracin constante, o bien, con modelos deinltracin en funcin del tiempo y volmenesde agua precedentes. El diseo presentadoaqu es uno de ellos y puede resultar una
herramienta fundamental de planicacin ydiagnstico para muchos proyectos que se
pueden llevar a cabo en laderas con procesos
de deserticacin o de establecimiento decultivos agroforestales.
Agradecimientos
Se agradece a todas las personas e instituciones que
facilitaron el desarrollo de esta investigacin, en especial
a ESTIAM de la Universidad de Crdoba (Espaa), Arauco
S.A. (Chile), a la Direccin General de Aguas (Gobierno de
Chile) y la Agencia Espaola de Cooperacin Internacional
(Espaa).
Recibido: 30/07/10Aceptado: 01/11/11
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FLORES-VILLANELO, J.P. Inltration trench design for ungauged areas using SIG. WaterTechnology and Sciences(in Spanish). Vol. III, No. 2, April-June, 2012, pp. 27-39.
A procedure was developed for sizing inltration trenches based on the water balance of a
hillslope. This is focused on two main elementsextreme rainfall events and constant
inltration capacity. Because of the shortage of hydrological data neat the site of the water
resources project, this inltration model uses regional frequency analysis, analysis of rainfall
distribution, the storm index method and the application of geoestatistical techniques. The
results allow for obtaining an extension of the intensity-duration-frequency relationships with
non-recording rain gauges and the sizing of water and soil conservation structures. The model
was applied to the Purapel River Basin located in central Chile to demonstrate the ease of the
suggested procedure.
Keywords: inltration rate, intensity-duration-frequency, inltration trench.
Abstract
Direccin institucional del autor
Ing. Juan Pablo Flores-Villanelo
Centro de Informacin de Recursos Naturales (CIREN)Avenida Manuel Montt 1164, ProvidenciaSantiago de Chile, CHILE
Telfono: +56 (2) 2008 967Fax: +56 (2) 2008 913
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