Hidrologia

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TEMA 5: Infiltración

MARTA GONZÁLEZ DEL TÁNAGO
UNIDAD DOCENTE DE HIDRÁULICA E HIDROLOGÍA DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA FORESTAL E.T.S. DE INGENIEROS DE MONTES UNIVERSIDAD POLITÉCNICA DE MADRID

Dunne & Leopold (1978)

• Infiltración del agua en el suelo. Mecanismos que influyen • Importancia de la infiltración • Medición. Infiltrómetros y Simuladores de lluvia • Curvas de infiltración.Datos de interés. Principales modelos de infiltración • Factores que influyen en la infiltración

PROCESO DE LA INFILTRACIÓN: Entrada de agua al suelo • Un suelo en condiciones naturales presenta una porosidad en superficie relativamente elevada. • El agua entra en el suelo por las grietas y poros de mayor tamaño, por gravedad. • De los poros de mayor tamaño pasa a los de menor tamaño, porcapilaridad. • La infiltración es un proceso que implica entrada y movimiento del agua en el suelo, y se expresa en unidades de velocidad de paso: mm/h, cm/h En dicho proceso intervienen tres subprocesos: • Entrada de agua al suelo • Retención de agua en el suelo • Movimiento del agua a través del suelo
Dunne & Leopold (1978)

IMPORTANCIA DE LA INFILTRACIÓN • Determina la cantidad de agua que entra enel suelo por las precipitaciones, y con ello su humedad a lo largo del año. • El agua no infiltrada escurre superficialmente, y puede llegar a incorporarse a los cauces muy rápidamente, contribuyendo a la formación de avenidas.

Dunne & Leopold (1978)

MEDICIÓN DE LA INFILTRACIÓN • Infiltrómetros de anillo o de doble anillo: Con ellos se mide directamente la velocidad con la que entra elagua en el suelo. Miden una infiltración forzada. • Simuladores de lluvia: Con ellos se mide la escorrentía generada por una lluvia artificial y, por diferencia, el agua infiltrada en cada caso.

Dunne & Leopold (1978)

CURVAS DE INFILTRACIÓN
• Expresan la variación de la velocidad de infiltración con el tiempo, durante la lluvia

Datos de interés: •Infiltración inicial (f0) •Infiltraciónfinal: “Capacidad de infiltración del suelo” (fc) •Tiempo de equilibrio (tiempo a fc) •Infiltración acumulada en t (F) •Tasa de infiltración media
V. M. Ponce (1989)

Principales factores que determinan la forma de las curvas de infiltración (Dunne y Leopold, 1978)

PRINCIPALES MODELOS DE INFILTRACIÓN • Modelo de Horton:

f = f c + ( f 0 − f c )e

− kt

t = 0, f → f 0 t → ∞, f → f cV. M. Ponce (1989)

fo depende de la humedad precedente del suelo fc depende de las características permanentes del suelo K es una constante que refleja el comportamiento del suelo durante la lluvia (disminución de su infiltración según aumenta su humedad)

PRINCIPALES MODELOS DE INFILTRACIÓN

• Modelo de Philip:

F = at

0,5

+ bt
−0 , 5

f = 0,5 ∗ at

+b

t = 0, f → ∞ t → ∞, f→ b

F es el volumen de agua infiltrada, acumulada en t a: constante que representa la tasa de penetración del frente húmedo b: constante próxima al valor de la conductividad hidráulica en saturación

FACTORES QUE INFLUYEN EN LA INFILTRACIÓN

1. Características de las precipitaciones • • Altura: Lluvias muy prolongadas, aumentan la humedad del suelo y disminuyen su velocidad deinfiltración Intensidad: Lluvias muy intensas pueden llegar a destruir la porosidad superficial del suelo e inducir el sellado del suelo y la formación de costra

FACTORES QUE INFLUYEN EN LA INFILTRACIÓN
2. Características del suelo - Porosidad: Tamaño del poro, Forma, disposición, etc. Historia de uso del suelo
0.6

SUPERFICIE DEL SUELO

POROSIDAD P

0.4

SUBSUELO

0.2

ARENA

LIMOARCILLA

0

20

40

60

80

PARTÍCULAS < 10µM (%)
Modificado de Tindall y Kunkel (1999)

FACTORES QUE INFLUYEN EN LA INFILTRACIÓN
2.0

2. Características del suelo • Textura • Estructura • Materia orgánica

Infiltración acumulada (cm.)

1.5

1.0

0.5

Arena

Limo

Arcilla

0

0.5

1.0

1.5

2.0

Tiempo (hr)

Modificado de Tindall y Kunkel (1999)

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