Universidad de San Carlos de Guatemala. Facultad de Ingeniería. Escuela de Ingeniería Civil. Área de Hidráulica. Hidrología “P”. Ing. Claudio Casta!n. "u#. Prince $ivas
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*arla +is,et- ul Cor/antes 012304424 Guatemala5 26 de a,ril de 0126
Indice (7E'I8(S..................... (7E'I8(S........................................ ....................................... ........................................ ........................................ ........................... ....... 3
GE9E$"+.......................................................................................................... 3 ESPEC:FIC(S....................................................................................................3 %"$C( 'E;$IC(................................................................................................. < I9FI+'$"CI;9=.................................................................................................. < %ecanismo de generaci!n de la In>ltraci!n.....................................................< Método del pozo de nivel variable o método Porchet (MINVU 1996). . ? Decripci!n de la pr"ctica..............................................................................6 C"+CU+(S........................................................................................................... @ Ecuaci!n Utili/ada Para Calcular la in>ltraci!n=...............................................A Con la 'a,la 9o.0 se determin! Bue la in>ltraci!n es de=.................................A C(9C+USI(9ES................................................................................................. 22 7I7+I(G$"F:".................................................................................................... 20 "9E(S............................................................................................................. 23 Sección del río Maria Linda. ................................................................................24 Calculo de la Dendiente con google eart-......................................................24 Calculo del caudal usando la ormula de manning...........................................2?
2. EsBuema reDresentativo de los mecanismos de in>ltraci!n...........................4 0. EsBuema de las dierentes /onas uos del terreno.....................................? 3. Frente de -umedad durante la in>ltraci!n...................................................... 6 <. Sistema de in>ltraci!n del mtodo de Porc-et................................................@
I9'$()UCCI;9
El siguiente inorme se ,asa en la Prue,a de Porc-et5 es un mtodo de in>ltraci!n5 elemento imDortante del ciclo -idrol!gico interviniente en muc-os Dro,lemas de evaluaci!n5 Dlani>caci!n diseos de ingeniería. Se de>ne a la in>ltraci!n como al Droceso -idrol!gico Dor el cual el agua ingresa al suelo a travs de su suDer>cie. +a suDer>cie a travs de la cual se Droduce el Droceso de ingreso del agua al suelo Duede ser= 2. 0. 3. <.
+a suDer>cie del suelo en terreno natural no inundado. El lec-o de un río o cauce natural o arti>cial. El ondo de una laguna o estero. CualBuier otro tiDo de inter ase sueloJagua Dor donde Dueda Droducirse este Droceso.
" travs de lo e#Dresado surge claramente la interacci!n de dos elementos= al agua Bue es la Bue sure el Droceso de in>ltraci!n el suelo5 el cual se transorma en el receDtor de dic-a in>ltraci!n Ken orma temDoral o DermanenteL. El agua Bue da origen a la in>ltraci!n Duede Drovenir de en!menos naturales Klluvia5 agua de deDresiones5 de cursos de aguas5 etc.L o arti>cial Kriego agrícolaL. " Dartir del agua Bue se in>ltra al terreno5 se Droducen tres en!menos distintos= aL retenci!n como -umedad del suelo Dosterior uso Dor Darte de las Dlantas a travs del en!meno de evaDotransDiraci!n. ,L alimentaci!n de los acuíeros del su,suelo. cL constituir un uo de escurrimiento su, suDer>cial Bue Duede alimentar Dosteriormente al uo o escurrimiento suDer>cial.
(7E'I8(S GE9E$"+ Conocer los mtodos Bue se Dueden aDlicar Dara la determinaci!n de la velocidad de in>ltraci!n del suelo5 en esDecí>co el mtodo de Porc-et.
ESPEC:FIC(S 2. $eali/ar las mediciones necesarias Dara determinar la velocidad de in>ltraci!n en centímetros Dor segundo. 0. )eterminar cuáles son las dimensionales Bue recomienda el mtodo de Porc-et Dara dar un valor de velocidad de in>ltraci!n5 así mismo o,tener el valor en estas dimensiones.
%"$C( 'E;$IC(
I9FI+'$"CI;9= Es el Droceso de Daso del agua a travs de la suDer>cie del suelo -acia el interior de la tierra. Este conceDto -a Bue distinguirlo del de Percolaci!n5 Bue es el movimiento del agua dentro del suelo. "m,os en!menos están relacionados5 Duesto Bue la In>ltraci!n no Duede continuar li,remente -asta Bue la Percolaci!n -aa removido el agua de las caDas suDeriores del suelo.
%ecanismo de generaci!n de la In>ltraci!n = Cuando se Droduce un aguaero5 el agua Bue no es interceDtada alcan/a el suelo. " Dartir de ese instante ocurren tres en!menos dierentes= 2. El Drimero de ellos es la acumulaci!n de agua en orma de )etenci!n SuDer>cial5 a la ve/ Bue5 deDendiendo de la Dermanencia del agua en la suDer>cie del terreno de las características -idrodinámicas del mismo5 se activa el mecanismo de In>ltraci!n. El agua Bue el terreno no es caDa/ de >ltrar ni retener5 escurre5 ormando la Escorrentía SuDer>cial o )irecta. En la imagen 25 se reDresenta la analogía e#istente entre los Drocesos Bue ocurren en la suDer>cie del suelo el de un reciDiente con agueros Bue se llena comDletamente re,osando el agua Dor los laterales. +os agueros en la Darte inerior reDresentan a las DroDiedades -idrodinámicas del terreno KDermea,ilidad5 Dorosidad5 etc.L Bue son las Bue van a de>nir la tasa de in>ltraci!n en el mismo. El agua Bue re,osa simula la Escorrentía SuDer>cial generada el agua almacenada momentáneamente en el reciDiente reDresenta la )etenci!n SuDer>cial.
1. Esquema representativo de los mecanismos de infltración
0. +a Dermea,ilidad del suelo es activada Dor medio de canales no caDilares5 a travs de los cuales drena el agua de gravedad desde la suDer>cie -asta el nivel reático del agua su,terránea5 siguiendo
el camino de menor resistencia. El agua va rellenando los esDacios caDilares Dor lo Bue el gradiente de -umedad esta,lecido inicialmente va menguando Dor tanto tam,in la cantidad de agua in>ltrada Dor unidad de tiemDo. En caso de Bue inicialmente el suelo se encuentre con más contenido de agua5 la in>ltraci!n Dor unidad de tiemDo Droducida será menor5 a Bue el suelo se encuentra en condiciones de maor saturaci!n5 Dor tanto con un gradiente de -umedad menor5 Bue si inicialmente se encuentra comDletamente seco. En consecuencia5 se avorecerá la ormaci!n de escorrentía suDer>cial al disminuir la masa de agua susceDti,le de in>ltrarse. 3. +a In>ltraci!n está más relacionada con el movimiento del agua en la Darte edá>ca del suelo donde tiene lugar el desarrollo radicular de las Dlantas. +a Percolaci!n está más relacionada con el movimiento vertical del agua en la /ona no saturada. En la imagen 0 se muestra un esBuema del suelo los dierentes uos e#istentes en l. En dic-o grá>co se distingue la In>ltraci!n5 la Percolaci!n5 el Fluo HiDodrmico5 el Fluo Su,terráneo la $ecarga Bue le llega al medio saturado. 'am,in se -a incluido el Fluo Su, suDer>cial EDidrmico KEscorrentía SuDer>cial eDidrmicaL5 Bue es el agua Bue se encuentra en la Darte del suelo edá>co Bue5 en un momento dado Duede aorar5 incorDorándose a la Escorrentía suDer>cial. En la imagen 35 se muestra el rente de saturaci!n5 con resDecto a la Droundidad5 Bue se genera una ve/ in>ltrada el agua en el suelo5 Bue avan/a saturando al mismo.
2. Esquema de las dierentes zonas y ujos del terreno
3. Frente de humedad durante la infltración
Método del de nivel variable o método Porchet (MINVU 1996).
pozo
Este mtodo consiste en e#cavar en la tierra un ori>cio cilíndrico de Droundidad radio constante5 en el cual se mide el descenso del nivel de agua dentro del Do/o en unci!n del tiemDo. +a suDer>cie en la cual se in>ltra el agua es= S = π ∗ R ( 2 H + R )
Ecuacion 2.
Para un tiemDo5 dt5 su>cientemente DeBueo Dara Bue Dueda suDonerse Bue la caDacidad de in>ltraci!n 5 es constante5 se veri>cará la igualdad=
SimDli>cando seDarando las varia,les5 se tiene= Integrando la ecuaci!n anterior entre t2 t0 se tiene >nalmente=
K2L Por lo tanto Dara medir el valor de 5 ,asta con medir los Dares de valores de K-25t2L K-05t0L de orma Bue t0 t2 no di>eran demasiado Dara suDoner in>ltraci!n constante luego evaluarlo en la ecuaci!n 2. +a siguiente Figura Dresenta esBuemáticamente el sistema de in>ltraci!n del Do/o.
.
!istema de infltración del m"todo de #orchet
Decripci!n de la pr"ctica
1. Se limpió el terreno. 2. Se realizó un agujero de forma circular con un radio de 30 cm y una profundidad de 30 a 40 cm. 3. Después de colocar el plástico se llenó de agua !asta una altura de 2" a 3" cm cuidadosamente se #uitó el plástico y se marcó el ni$el de agua. 4. Se fueron anotando los registros durante la !ora en #ue marco el ni$el inicial del agua. ". %ara o&tener información se !icieron mediciones de la altura de agua en tiempo de " 10 etc. !asta llegar a "0 minutos.
#$%#U%&' iempo( min)
(cm)
Di* (cm)
?.4 03.4 + 1+ 24.3 2<.6 26.4 20.4 ,,+ 02.0 @.@ 04 4 + 06 3 /
[email protected] 2.4 /+ 0A 2 +31 1 0ente2 3laboraci!n Propia
4r"5co1. $n"lii de in5ltraci!n
C-art 'itle 04 01 24
"ltura alcan/ada en KcmL
21 4 1
1
21
01
31
<1
41
?1
'iemDo reBuerido KminL
Fuente= Ela,oraci!n PorDia
Ecuaci!n Utili/ada Para Calcular la in>ltraci!n=
3caci!n 1 (in5ltraci!n) iempo( min)
(cm)
Di* (cm)
7,(t,8 t1)
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0A
2
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ln(,h17,h ,)
I (cm7min )
1.1@61223@ 1.?404@4 33 1.1
/+ +-
0A 31
2 1
4 6.4
<< 1 1 1.1306@A@0 1.0<4A03 ?6
0ente2 3laboraci!n Propia
Con la 'a,la 9o.0 se determin! Bue la in>ltraci!n es de= I =0.3194 cm / min I =191.64 mm / hora
C(9C+USI(9ES 2. $eali/ando las dierentes mediciones de reducci!n de alturas resDecto al tiemDo en el aguero Derorado en el suelo5 se determin! Bue la velocidad de in>ltraci!n es de 1.32A< cmMmin. 0. Se determin! Bue el mtodo de Porc-et recomienda dar el resultado de la velocidad de in>ltraci!n o,tenida en mmM-oraN Dor lo Bue dic-o valor o,tenido Dara el suelo anali/ado es de 2A2.?< mmM-ora.
7I7+I(G$"F:" •
Hidrología Su,terránea. CustodioJ+lamas. Editorial (mega. CaDítulo ?.?. Dag. 3<0J341. Primera Edici!n.
•
Curso Internacional de Hidrología General con nasis en -idrología su,terránea. "lmacenamiento movimiento del agua en el suelo. Candioti5+.".N %ir5G.$. %orin5 .. 2A@1. FICHJU9+. Indito.
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