Propiedades físicas e hidráulicas de suelo y su relación con el de

SEMINARIO DE CONTAMINACIÓN DIFUSA DE AGUAS
Y MOVIMIENTO DE CONTAMINANTES EN EL SUELO
Facultad de Ciencias
C
Agronómicas,
ó
Universidad de Chile
C
Propiedades físicas e hidráulicas
de suelo y su relación con el
movimiento de contaminantes
Oscar Seguel
El flujo de agua en un poro…
Δp
q = r π
8 η Ll
4
(Hagen Poiseuille)
Esquema poroso con capilares y meniscos
Agregados o
partículas
Poros llenos
de aire
Poros llenos
con agua capilar
El flujo de agua en el suelo…
Δh
q = k
Δl
(Darcy)
(Warrick, 2002)
Unsatu
urated Hydraulic Con
nductivity (cm h-1)
A
a
((Healy,
y, 1990))
Sand
Clay
Negative of Pressure Head (cm)
T1: Testigo
T2: Estiércol tapado con suelo
T3: Estiércol tapado restos poda
T4: Estiércol mezclado suelo
(Keller, 2012)
(Jury et al., 1991)
Detalle
Campo de flujo bidimensional en el suelo. El campo unidimensional del recuadro se
representa como un segmento lineal. El campo limita con el recorrido vertical de la
línea de flujo por debajo del límite divisorio del agua; por la vertical bajo la zanja: el
subsuelo impermeable y,
y según opción,
opción por la superficie del nivel freático o del suelo
superficial.
Direcciones dominantes del flujo de agua en un suelo no saturado. a: en una delgada película de
agua domina,
d i
en una observación
b
ió macroscópica,
ó i
ell flujo
fl j es unidimensional.
idi
i
l Al observar
b
á
áreas
menores se puede suponer un flujo bi y tridimensional, b: flujo radial hacia las raíces, c: flujo
alrededor de zonas inmovibles al interior de los agregados (Buchter et al, 1990)
CURVAS DE PENETRACIÓN
Secuencia en la determinación de una curva de penetración. La solución que pasa
por el filtro ubicado al lado izquierdo (A),
(A) puede ser rápidamente reemplazada por
otra solución (B). El percolado se recolecta por porciones (1, 2, 3) a partir del cual
se determinan las concentraciones.
Curvas de penetración teórica producida con un cambio repentino en la
composición.
p
La solución desplazadora
p
((C0) empuja
p j a la desplazada
p
como un émbolo. El cambio de la concentración del percolado es abrupto
(Nielsen y Biggar, 1961).
2
∂C
∂ C
= E 2
∂t
∂∂x
x
(E = Coeficiente de
dispersión hidrodinámica).
Esquema del curso de una curva de penetración en un medio
homogéneo particulado (arena). El avance como émbolo se diluye cada
vez más en el tiempo y con la distancia del avance, debido a la
dispersión hidrodinámica (Corey et al, 1963).
∂C
∂ 2C
= D
∂t
∂x 2
(D = Coeficiente de
difusión molecular).
Efecto de la difusión y agregación sobre la forma de una curva de
penetración. El punto señala el volumen del percolado donde se
traspasaría el frente de avance tipo émbolo.
émbolo La difusión y la agregación
favorecen al estiramiento de la curva (Nielsen y Biggar, 1962).
Efecto de la adsorción (e intercambio) sobre la forma de la curva de
penetración. El cation (Mg) adsorbido en el medio poroso aparece
después
p
que el anión ((Cl),
q
), el cual no es adsorbido. La forma de las
curvas difiere considerablemente cuando se producen precipitaciones
o transformaciones (Biggar y Nielsen, 1963).
OTROS FACTORES
• Grado de saturación del suelo. A menor contenido de agua, menor es
el monto que se desplaza por el cuerpo poroso.
θ (cm3 cm-3)
ξ
De (cm2 d-1)
0 25
0,25
0 039
0,039
0 84
0,84
0,30
0,072
3,37
0,35
0,120
5,82
0 40
0,40
0 189
0,189
12 69
12,69
• Elementos en solución o suspensión modifican la densidad y
viscosidad del agua.
• Naturaleza del contaminante.
Log10 of De (cm2 d-1)
• Procesos de descomposición y precipitación.
Volumetric water content θ
Cambio en la distribución de N-nítrico en un suelo en función del tiempo
p
(Richter et al, 1978) La dispersión hidrodinámica y la difusión estiran
cada vez más la concentración.