INFILTRACIÓN

20/04/2017
UNIDAD 6
INFILTRACIÓN Y
AGUA SUBTERRÁNEA
DISTRIBUCIÓN DEL
AGUA EN EL SUELO
Nivel Freático N.F.:
Nivel al cual la presión de fluido en los poros es
igual a la presión atmosférica. El nivel freático
puede encontrarse a unos centímetros del
suelo como a cientos de metros debajo de la
superficie.
Suele ser una versión suavizada de la
topografía
Parte del agua que se infiltra, permanece
en las capas más superficiales del suelo y
puede volverá entrara un curso de agua
debido a que se filtra hacia el mismo. Otra
parte del agua puede infiltrarse a mayor
profundidad, recargando así los acuíferos
subterráneos.
NIVELES FREÁTICOS
Un nivel freático inclinado indica que hay flujo
de aguas subterráneas. Si no hay flujo, el nivel
freático es plano.
AGUAS
SUBTERRÁNEAS
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ACUÍFEROS
Acuífero: Unidad geológica que puede
almacenar y transmitir agua a tasas
suficientemente altas para suministrar
cantidades razonables a pozos.
Capa confinante: Unidad impermeable o de
muy baja permeabilidad adyacente a un
acuífero. Muchos pueden filtrar cantidades
pequeñas de agua y recargar el acuífero a
velocidades muy bajas.
FLUJO DE AGUA
SUBTERRÁNEA
Acuífero no confinado o a tabla de agua:
Su nivel superior es el nivel freático.
Acuífero confinado: Suprayacido por una
capa confinante. El agua del acuífero
puede estar bajo presión, de modo que al
abrir el pozo el agua sube más del nivel
superior del acuífero.
Parte del agua subterránea se mueve cerca de
la superficie de la tierra y es descargada en los
lechos de las corrientes de agua.
Otra parte continúa moviéndose hacia zonas
más profundas. El movimiento del agua por
debajo de la superficie depende de la
permeabilidad y la porosidad de la roca
subsuperficial.
FACTORES QUE AFECTAN
LA INFILTRACIÓN (I)
1. Textura, estructura y condición del suelo.
Se relaciona con la porosidad, la
granulometría, permeabilidad, forma de los
granos y la humedad del suelo.
FACTORES QUE AFECTAN
LA INFILTRACIÓN (II)
2. La duración y la intensidad de las precipitaciones
Las precipitaciones suaves, favorecen la infiltración.
Las precipitaciones de alta intensidad superan con
frecuencia la capacidad de infiltración de los suelos,
por lo que el agua no infiltrada tenderá a
movilizarse superficialmente, pasando a formar
para de la escorrentía superficial.
3. La pendiente del terreno:
A mayor pendiente menor volumen de aguas
infiltradas.
Cuando el relieve es abrupto la pendiente
aumenta la velocidad, y las aguas tienden a
descender superficialmente hacia las zonas
bajas
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FACTORES QUE AFECTAN
LA INFILTRACIÓN (III)
INFILTRACIÓN
4. La vegetación
La vegetación influye en la infiltración de
muchas maneras: las raíces de los arboles
producen grietas en el suelo, favoreciendo la
infiltración y disminuyendo la velocidad de
escorrentía, además el follaje protege el suelo
contra el impacto de las gotas de lluvia,
reduciendo el efecto de compactación de éstas
y evitando por lo tanto, la erosión.
Cuando el bosque se tala inmediatamente
disminuye la infiltración y aumenta la
escorrentía superficial.
CONSIDERACIONES (I)
Infiltración: Flujo descendente del agua desde
la superficie a través del perfil del suelo.
Capacidad de Infiltración (fp): Cantidad de
agua que puede absorber el suelo por unidad
de tiempo.
Tasa de Infiltración f(t): Medida del agua
que penetra en el suelo.
CONSIDERACIONES (II)
• Dos fuerzas son responsables del
movimiento del agua en las columnas de
suelo. La succión del suelo y la gravedad.
Succión: Tensión capilar que depende del
tamaño de los poros (vacíos) del suelo.
Gravedad: Movimiento vertical descendente
del agua.
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CONSIDERACIONES (III)
CONSIDERACIONES (V)
Avance del frente húmedo
Bajo las consideraciones anteriores, la
capa saturada ( que en el tiempo de
encharcamiento era muy delgada y estaba
ubicada en la superficie del terreno), se
ensancha a medida que su limite inferior,
denominado frente húmedo, baja.
Cada vez una mayor parte del suelo está
saturada, y llegará un momento en el cual
todo el medio esté saturado donde el
movimiento del agua solo se produce por
acción de la gravedad y la tasa de
infiltración se vuelve constante.
CONSIDERACIONES (IV)
PRECIPITACIÓN
EFECTIVA
La diferencia entre el volumen de agua que llueve en una cuenca y el
que escurre por su salida recibe el nombre genérico de perdidas.
Perdidas:
• Interceptación en el follaje de las plantas.
• Retención en depresiones o charcos
• Evaporación
• Infiltración Mayores Pérdidas
La precipitación efectiva es la porción de la precipitación que se
transforma en escorrentía. Esta comienza después de que la tasa de
infiltración sea menor que la intensidad de la lluvia y termina
cuando la intensidad de la lluvia se hace menor que la tasa de
infiltración.
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MÉTODOS EMPÍRICOS
PARA DETERMINAR LA
INFILTRACIÓN
CAPACIDAD DE
INFILTRACION MEDIA (I)
INFORMACIÓN NECESARIA
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CAPACIDAD DE
INFILTRACION MEDIA (II)
CAPACIDAD DE
INFILTRACION MEDIA (III)
CAPACIDAD DE
INFILTRACION MEDIA (IV)
CAPACIDAD DE
INFILTRACION MEDIA (IV)
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CAPACIDAD DE
INFILTRACION MEDIA (IV)
Ejemplo
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HIDROGRAMA
8
CAUDAL (m3/s)
7
6
5
4
3
2
1
0
0
5
10
15
20
25
TIEMPO (horas)
Ejemplo
Iteraciones
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Resultados iteraciones
MÉTODO DEL SCS PARA
ABSTRACCIONES
MÉTODO DEL SCS
•
El denominado método del número de curva
(CN) ha sido el más ampliamente utilizado
desde los años 70 cuando fue desarrollado por
el servicio de conservación de suelos de los
Estados Unidos (SCS) con el objeto de
clasificar la escorrentía potencial para
diferentes combinaciones de suelo, cobertura
vegetal, tratamiento del suelo y condiciones de
humedad antecedente.
•
Es el mas utilizado a nivel mundial por su
sencillez y alto valor conceptual.
HIPOTESIS BÁSICA DEL SCS
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MÉTODO DEL SCS
• El método relaciona la escorrentía superficial
(precipitación efectiva) (Pe ) con la precipitación total
(P ) y la capacidad de almacenamiento (Smax )
mediante la siguiente ecuación:
S
1000
10
CN
Pe 
EL NÚMERO DE CURVA
El intervalo del número de curva CN
es de 0 a 100 y es función de la
textura del suelo, la cobertura del
suelo y los antecedentes de humedad.
I a  0.2S
P  0.2S 2
P  0.8S
PROCESO
• Fijar el tipo o grupo de suelo (Tipo: A, B, C o D)
• Identificar la cubierta del suelo o cobertura superficial.
Entre menor es el número de curva
más bajo es el potencial de
escorrentía; las condiciones del suelo
están clasificadas en cuatro grupos
hidrológicos con base en la textura y
la estructura del suelo y con base en
la humedad antecedente se definen
tres grupos AMC.
• Elegir mediante tablas el valor del CN para cada tipo de suelo y
para la humedad antecedente del suelo AMC II.
Entre mas altas sean las condiciones
de humedad antecedente mayor será
el potencial de escorrentía.
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VALORES DE TASAS DE INFILTRACIÓN PARA
DIFERENTES GRUPOS DE SUELO
NATIONAL CONSERVATION RESOURCES SERVICE (NRCS,2002)
GRUPOS AMC
VALORES DE CN
(CONDICIONES NORMALES) Y CORRECCIÓN DEL CN
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