Escorrentia e Infiltracion

INTRODUCCION

El análisis de la infltración en el ciclo hidrológico es de importancia básica en la relación entre la precipitación y el escurrimiento por lo !ue a continuación se introducen los conceptos !ue la defnen los "actores !ue la a"ectan los m#todos !ue se usan para medirla y el cálculo de dicha componente en grandes cuencas$

DEFINICIÓN DE LA INFILTRACION

%a infl infltr trac ació ión n es el proc proces eso o por por el cual cual el agua agua pene penetr tra a desd desde e la superfcie del terreno hacia el suelo$ En una primera etapa satis"ace la defciencia de humedad del suelo en una &ona cercana a la superfcie y posteriormente superado cierto ni'el de humedad pasa a "ormar parte del agua subterránea subterránea saturando los espacios 'ac(os.

DEFINICIÓN DE LA ESCORRENTÍA %a Escorrent(a es la parte de la )recipitación !ue llega a alimentar a las corrie corriente ntess superf superfcia ciales les contin continuas uas o inter intermit mitent entes es de una una cuenca cuenca$$ E*isten distintos tipos de escorrent(as dependiendo de su procedencia+ a, Esco Escorr rren ent( t(a a -upe -uperf rfci cial al o Dire Direct cta a b, Esco Escorr rren ent(a t(a .ipo .ipod# d#rm rmic ica a o -ubsuperfcial y c, Escorrent(a -ubterránea$ En lo !ue a continuación se detall detalla a se e*pli e*plicar carán án los distin distintos tos tipos tipos de esc escor orre rent( nt(a a !ue !ue hay hay sus mecanismos de generación y los m#todos de cálculo$

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MEDIDA DE LA INFILTRACIÓN. INFILTRACIÓN. %os m#todos para medir la infltración se di'iden en m#todos directos e indirectos$

1. Lisímetros+ Lisímetros+ Es un depósito enterrado de paredes 'erticales abierto en su parte superior y relleno del terreno !ue se !uiere estudiar$ %a superfcie del suelo está sometida a los agentes atmos"#ricos y recibe las las precipitaciones naturales$ El agua de drena3e es medida al igual !ue la humedad y la temperatura del suelo a di"erentes pro"undidades$ %os incon'enientes son la necesidad de per(odos largos la reconstrucción del suelo suelo no es adecu adecuada ada ya !ue no se repro reprodu duce ce e*act e*actam ament ente e igual igual el proceso !ue el mismo su"rió debido al accionar de la naturale&a y el hombre$ 2. Simuladores de lluia! 1plican agua en "orma constante reproduciendo lo más felmente el acontecer de la precipitación$ %as gotas son del tama4o de las de la llu'i llu'ia a y tien tienen en una una ener energ( g(a a de impa impact cto o simi simila lar r co comp mpar arán ándo dose se los los e"ectos$ 5ar(an en tama4o cantidad de agua necesaria y m#todo de medición$ El área de llu'ia es 'ariable entre 67 m 2 y 86 m2$ %a di"erencia entre precipitación y escorrent(a representa la 'aloración del 'olumen infltrado$ "$ I#$ltr%metros! )ara ara rea eali li&a &arr el ensa ensay yo de inf infltra ltraci ció ón en el ca cam mpo se utili tili&&a el infltrómetro$ Es un aparato sencillo de uno o dos tubos de chapa de diámetro f3o$ -e cla'a en el suelo a una pro"undidad 'ariable se le agrega una cierta cantidad de agua y se obser'a el tiempo !ue tarda en infltrarse$

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METODOS &ARA MEDIR LA INFILTRACION .ay 'arias "ormas de estimar el 'olumen y:o la tasa de infltración del agua en un suelo$ 1lgunos m#todos de 'aloración e*celentes son el m#todo 5erde;1 5erde;1mpt mpt el m#todo de -C- el m#todo de .orton y la ley de Darcy$

EC'ACION DE (ORTON E)ua)i%# de (orto#! Desarrolló Desarrolló una ecuación matemática para defnir la cur'a de capacidad de infltración+ infltración+

f  =fo + ( fo − f b ) e

kt 

−

Donde: fo : Capacida Capacidad d de infiltraci infiltracióninicial óninicial ó máxima máxima

.

. fb : Capaci Capacidad dad de infilt infiltraci ración ón básica básica ó mínima mínima . .

K  : : Constante Constantede de decaimien decaimiento to .

.

t : Tiempo iempo des des de el inic iniciodel iodel ensay ensayo o.

%os 'alores de fo, fb y K   están asociados a los suelos y a su cubierta 'egetal$ -e determina fo en suelo completamente seco y fb  en suelo totalmente saturado$ *ostul ulad ado o de (ort (orto# o# establ El *ost establece ece !ue la cur'a cur'a !ue repr represe esenta nta la capacidad de infltración se manifesta de esa manera solo y solo si la intensidad de precipitación es mayor !ue la capacidad de infltración del suelo anali&ado$  Este principio o postulado es debidamente respetado en el ensayo de infltración de doble anillo por!ue siempre hay agua en superfcie !ue satis"ace la capacidad de absorción !ue tiene el suelo en su grado .IDR .IDRO% O%O O/01 /01 /ENE /ENER R1% 8

má*imo o potencial cual!uiera sea el tiempo !ue transcurre desde el inicio del ensayo$

RELACION DE LA INFILTRACIÓN + LA ESCORRENTÍA %a comparación entre la infltración y la escorrent(a permite obtener in"ormación sobre los procesos !ue se pueden presentar ba3o di"erentes situaciones$ %as condiciones en las !ue se encuentra el suelo en el mome moment nto o en !ue !ue se prod produc uce e la prec precip ipita itaci ción ón a"ec a"ecta tara ran n de "orm "orma a sustan sustancia ciall el esc escur urrim rimien iento to o esc escor orre rent(a nt(a$$ -e puede pueden n distin distingu guir ir los siguientes casos+ •

•

•

-i la intensidad de la precipitación es menor !ue la capacidad de infl infltr trac ació ión n y el co cont nten enid ido o de hume humeda dad d del del suel suelo o es menor enor a su capaci capacidad dad de campo campo el es escu curr rrim imie ient nto o so sobr bre e la supe superf rfci cie e del del terreno terreno será reducido ya !ue el suelo será capa& de captar una parte importante del 'olumen de agua !ue precipita sobre este$ El menes seguirán siendo de poca cuant(a$ El
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•

@inalmente cuando la intensidad de la precipitación es mayor !ue la capacidad de infltración y el contenido de humedad del suelo o roca es mayor o igual a su capacidad de campo$ En este caso al encontrarse el suelo la condición cercana a la saturación no permitirá una infltración importante de modo !ue la mayor parte del agua precipitada se con'ertirá en escurrimiento sobre el terreno$ El
ESTIMACIÓN DE LA ESCORRENTÍA A &ARTIR DE LOS DATOS DE AFOROS +

Es un m#todo bastante sencillo el cual se basa en la hipótesis de !ue en la #poc #poca a es esti ti'a 'all el ca caud udal al de un r(o r(o proc proced ede e e*cl e*clus usi' i'am amen ente te de la descarga !ue los acu("eros han reali&ado al mismo ya !ue el per(odo esti'al es un per(odo de escase& o ausencia de llu'ias por lo !ue las >nicas aportaciones !ue recibe el r(o proceden del n en proceso de deshielo$ Estima)i%# de la Es)orre#tía a *artir de la determi#a)i%# del )oe$)ie#te de es)orre#tía!

Estima)i%# a *artir de ta,las Este m#todo se aplica cuando no se dispone de datos sufcientes para determinar la llu'ia neta$ El coefciente se determina en "unción de las caracter(sticas de la cuenca$ En el caso de !ue las caracter(sticas de la cuenca diferan es decir !ue la cuenca tenga por e3emplo 'arios tipos de suel suelos os o 'ege 'egeta taci ción ón se rea eali li&a &ará rá una una me medi dia a pond ponder erad ada a de los los distintos coefcientes de escorrent(a en "unción de las áreas !ue ocupen cada &ona$ 1 continuación se describen algunas de las tablas !ue sir'en para el cálculo del coefciente de escorrent(a$

a- Ta,la de de &reert &reert .IDR .IDRO% O%O O/01 /01 /ENE /ENER R1% A

  %os 'alores del coefciente de escorrent(a !ue se muestran se han obtenido a partir de parcelas e*perimentales$

,- F%rmul F%rmula a de Nadal Nadal Nadal "acilita la siguiente "órmula para el cálculo del coefciente de escorrent(a+ C =0.25∗ K 1∗ K  2  2∗ K  3  3

Do#de ! factorr de la exte extensi nsiónde ónde la cuenca. cuenca.  1 =facto $ . K  1

$

. K  2 factor dela lluvi lluvia a me medi dia a anual. anual.  2 =factor

. . K  3 pendiente y de la permeabilidad permeabilidad del suelo  3 =factor de la pendiente

$

.IDR .IDRO% O%O O/01 /01 /ENE /ENER R1% B

)- F%rmul %rmula a de ele elerr Esta "órmula tiene por e*presión+ b C =a −  P

1plicable para )  ?66 mm

Donde+ a:

  Es un coefciente !ue oscila entre 6$ y 7$ )ara cuencas torrenciales se aconse3a emplear el 'alor má*imo$ b: Es un coefcient coefciente e !ue 'ar(a 'ar(a entre entre 9?6 y 8A6$ En En el caso de cuencas torrenciales debe emplearse el 'alor m(nimo$  P : Es la precipitación anual o módulo plu'iom#trico$ plu'iom#trico$

.IDR .IDRO% O%O O/01 /01 /ENE /ENER R1% 

filtración filtración Precipita Precipitación ción Escorrentía Escorrentía Superficial Evapotranspirac Evapotranspiración ión

(IDRO/RAMAS El hidrograma se defne como la gráfca !ue relaciona la 'ariación del caudal de una "uente a medida !ue transcurre el tiempo$ .IDR .IDRO% O%O O/01 /01 /ENE /ENER R1% 

•

El 0idrorama a#ual registra las 'ariaciones de caudal de una "uente para un periodo de tiempo de un a4o como muestra la siguiente @igura$

El 0idrorama *ara u# ee#to El punto 1 se denomina punto de le'antamiento y corresponde al momento en el !ue la escorrent(a comien&a a llegar al punto de salida de la cuenca$ El punto F se llama caudal pico y es el má*imo caudal !ue genera la escorrent(a es importante con fnes de dise4o dado !ue condiciona el tama4o de las obras hidráulicas de control$ El punto C denominado punto de in
directa$$

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ILIO/RAFIA

  

Cálculos hidrológicos e hidráulicos ; Ga*imo 5illon$  .idrolog(a+ para estudiantes de ingenier(a ci'il ; Chere!ue Gorán http+::HHH$cue'adelci'il$com:transpor http+::HHH$cue'adelci'il$com:transporte;
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