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Republica Bolivariana de Venezuela Ministerio del Poder Popular y la Educación I.U.P “Santiago Mariño” Extensión Puerto Ordaz Catedra: Hidrología 42 I Ing. Civil Profesor (a): Enid Moreno Autor: Jorge Morocoima, CI.:24.412.941 Ciudad Guayana, 16/11/2013 La Infiltración en el Ciclo Hidrológico

Procesos de la Infiltración

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Medición de la Infiltracion

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Republica Bolivariana de Venezuela Ministerio del Poder Popular y la EducacinI.U.P Santiago Mario Extensin Puerto OrdazCatedra: Hidrologa42 I Ing. Civil

Profesor (a):Enid MorenoAutor:Jorge Morocoima, CI.:24.412.941 Ciudad Guayana, 16/11/2013La Infiltracin en el Ciclo HidrolgicoLa infiltracin : Es el movimiento descendente del agua desde la superficie de la Tierra hacia el suelo o las rocas porosas. En cualquier parte del mundo, una porcin del agua que cae como precipitacin y nieve se infiltra hacia el suelo subsuperficial y hacia las rocas. La infiltracin ocurre cuando aguas procedentes de las precipitaciones o de almacenes superficiales (deshielo, ros, lagos), inicia un movimiento descendente adentrndose en el subsuelo, pudiendo alcanzar diferentes profundidades en funcin de las condiciones.

Subprocesos de la Infiltracin:Por lo general ocurren tres subproceso la cuales serian:La entrada de agua al sueloLa retencin de agua Movimiento del agua a travs del suelo. Se expresa en unidades de velocidad de paso: mm/h, milmetro por hora o cm/h, centmetro por hora.Infiltrometros: Se utilizan para determinar la capacidad de infiltracin en pequeas reas cerradas, aplicando artificialmente agua al suelo. Los infiltrmetros se usan con frecuencia en pequeas cuencas o en reas pequeas o experimentales dentro de cuencas grandes. Cuando en el rea se presenta gran variacin en el suelo y vegetacin, sta se subdivide en subreas relativamente uniformes, de las cuales haciendo una serie de pruebas se puede obtener informacin aceptable.

Se pueden dividir en dos grupos: carga constante simuladores de lluviaInfiltrmetros de carga constante: Permiten conocer la cantidad de agua que penetra en el suelo en un rea cerrada a partir del agua que debe agregarse a dicha rea para mantener un tirante constante, que generalmente es de medio centmetro.Simuladores de lluvia.: Con el objeto de evitar en lo posible las fallas de los infiltrmetros de carga constante, se usan los infiltrmetros que simulan la lluvia, aplicando el agua en forma constante al suelo mediante regaderas. Es un grafico que permite conocer la precipitacin de un lugar a travs del tiempo de la tormenta.Heitograma:

Forma de obtener el Heitograma: Lo primero que hacemos es construir el grfico de curva de masas para lo cual es necesario obtener tanto la lmina acumulada como el tiempo acumulado, este tiempo acumulado se calcula obteniendo el tiempo transcurrido y sumndolo en forma consecutiva, datos que se presentan en la Tabla 8.

En la Figura 16, se presenta el grfico de masas correspondiente. Para construir el hietograma, se divide la precipitacin de cada intervalo contra el tiempo del intervalo, es decir, se obtiene la intensidad por intervalo. Ver Tabla 9.

En la Figura 17 se presenta el hietograma correspondiente.

Hidrograma Es un grfico que muestra la variacin en el tiempo de alguna informacin hidrolgica tal como: nivel de agua, caudal, carga de sedimentos, entre otros. para un ro, arroyo, rambla o canal, si bien tpicamente representa el caudal frente al tiempo; esto es equivalente a decir que es el grfico de la descarga (L3/T) de un flujo en funcin del tiempo. stos pueden ser hidrogramas de tormenta e hidrogramas anuales, los que a su vez se dividen en perennes y en intermitentes.Permite observar: las variaciones en la descarga a travs de una tormenta, o a travs del ao hidrolgico: El pico de escorrenta (caudal mximo de la avenida) El flujo de base o aporte de las aguas subterrneas al flujo; o, Las variaciones estacionales de los caudales si se grafica un perodo de uno o varios aos.Forma de obtener los hidrogramasHidrograma Unitario: Curva bsica de respuesta a una unidad de precipitacin que describe la forma en que una cuenca devuelve un ingreso de lluvia distribuido en el tiempo. Se basa en el principio de que dicha relacin entrada-salida es lineal, es decir, que pueden sumarse linealmente. Se construye con base en un "Hidrograma en S" que a su vez se construye desglosando varias tormentas y sus hidrogramas reales producidos.

2. Hidrograma Sinttico: Hidrgrama unitario estimado de acuerdo con frmulas que incluyen parmetros fsicos de la cuenca en estudio como rea, longitud del cauce principal, pendiente promedio y otros. Son los hidrogramas sintticos ms conocidos: el Triangular del USDA, el de Schneider, el de Clark.

hidrograma unitario

Hidrograma de tormenta debido a la lluvia recibida en la cuenca.ndice de infiltracin Velocidad media de infiltracin, deducida de un hietograma de tal modo que el exceso de precipitacin sobre esta velocidad sea igual al volumen de escorrenta.Forma de obtener el ndice infiltracin: Infiltracin media: Est basado en la hiptesis de que para una tormenta con determinadas condiciones iniciales la cantidad de recarga en la cuenca permanece constante a travs de toda la duracin de la tormenta. As, si se conoce el hietograma y el hidrograma de la tormenta, el ndice de la infiltracin media, , es la intensidad de lluvia sobre la cual, el volumen de lluvia es igual al del escurrimiento directo observado o lluvia en exceso.

ndice de infiltracin media ( ) Para obtener el ndice se procede por tanteos suponiendo valores de l y deduciendo la lluvia en exceso del hietograma de la tormenta. Cuando esta lluvia en exceso sea igual a la registrada por el hidrograma, se conocer el valor de .

Donde:

= lluvia en exceso en el intervalo de

deducido del hietograma de la tormentahe = lluvia en exceso deducida del volumen de escurrimiento directo (Ved) entre el rea de la cuenca (A). Debe sealarse que como la lluvia vara con respecto al tiempo y el ndice es constante, cuando la variacin de la lluvia

en un cierto intervalo de tiempo

sea menor que , se acepta que todo lo llovido se infiltr. El problema se presenta cuando se desea evaluar el volumen de infiltracin, ya que si se evala a partir del ndice se obtendr por este hecho un volumen mayor que el real. Para calcular el volumen de infiltracin real, se aplica la siguiente ecuacin: F = ( hp - he ) ADonde:F = volumen de infiltracin (m3)hp = altura de lluvia debida a la tormenta, la cual es la suma de los

(mm)he = altura de la lluvia en exceso (mm)A = rea de la cuenca (m2) Curva de capacidad de infiltracin:

Velocidad mxima con que el agua penetra en el suelo, la capacidad de infiltracin depende de muchos factores; un suelo desagregado y permeable tendr una capacidad de infiltracin mayor que un suelo arcilloso y compacto.

Forma de obtener la Curva de capacidad de infiltracin. Si se tiene una serie de tormentas sucesivas en una cuenca pequea y se dispone del hietograma e hidrograma correspondientes, es posible obtener la curva de la capacidad de infiltracin aplicando el criterio de Horner y Lloys Del hietograma para cada tormenta, se obtiene la altura de lluvia hp y segn el hidrograma, la lluvia en exceso, he, a que dio lugar. A continuacin se calcula el volumen de infiltracin F, expresado en lmina de agua, que es:

En la ecuacin anterior hf debe dividirse entre el tiempo promedio en que ocurre la infiltracin en toda la cuenca. En este criterio se acepta que la infiltracin media se inicia cuando empieza la lluvia en exceso y contina durante un lapso despus de que sta termina. En este momento, si la tormenta cubre toda el rea, la infiltracin contina en forma de capacidad e ir disminuyendo conforme el rea de deteccin del escurrimiento disminuye. Horton considera que el periodo equivalente durante el cual el mismo volumen de infiltracin pasa, desde que la lluvia en exceso finaliza hasta que cesa el flujo sobre tierra, se puede detectar al analizar el hidrograma correspondiente.Segn lo anterior, el tiempo promedio en el que ocurre la capacidad de infiltracin se expresa como:

Donde:t = duracin de la infiltracin (h)de = duracin de la lluvia en exceso (h) t = periodo desde que termina la lluvia en exceso hasta que seca el flujo sobre tierra (h) Por lo tanto, la capacidad de infiltracin media ser: f = hf / tDonde:hf = altura de infiltracin media (mm)t = duracin de la infiltracin (h) Una vez conocido el valor de f para cada tormenta, se lleva a una grfica en el punto de cada periodo t. Al unir los puntos resultantes se obtiene la curva de capacidad de infiltracin media.

Modelo de Horton: La Capacidad de Infiltracin se puede realizar mediante la expresin de Horton quien estableci que, para cualquier suelo bajo lluvia constante, la Velocidad de Infiltracin decrece en el tiempo de acuerdo a la siguiente ley:

Donde:F: Capacidad de infiltracin en un tiempo t(mm/hr).

Fc: Capacidad de Infiltracion para un tiempo t muy grande (mm/hr).Es la capacida de equilibrio obtenida cuando el suelo esta completamente saturado.fo: Capacidad de infiltacion inicial, t=0. (mm/hr)t: Tiempo transcurrido desde el inicio de la lluvia (min).K: constante para el suelo y superficie particulares. (min) La constante K es una funcin de las condiciones de la superficie del suelo (cobertura vegetal, por ejemplo). Un suelo recubierto de vegetacin tendr valores de K pequeos, mientras que los suelos sin vegetacin (desnudos) tendrn valores mayores. fc y fo dependen igualmente del tipo de suelo y su cobertura. Para estos coeficientes, los valores representativos siguientes:Tipo de Suelofo(mm/hr)fc(mm/hr)K(min-1)Desnudo2806-2201,6Agrcola estndar con materia orgnica.90020-2900,8Pantanoso3252-201,8Arenoso fino desnudo2102-252Arcilloso con materia orgnica.67010-301,4Referencias:Universidad Complutense Madrid Escorrenta Subterrnea Disponible en: http://pendientedemigracion.ucm.es/info/diciex/proyectos/agua/esc_sub_infiltracion.html [consulta: 2013, Noviembre 10].

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Wikipedia la enciclopedia Libre Hidrograma Disponible en: http://es.wikipedia.org/wiki/Hidrograma [consulta. 2013 Noviembre 10]AguaMarket ndice de infiltracin disponible en: http://www.aguamarket.com/diccionario/terminos.asp?Id=5759&termino=%CDndice+de+Infiltraci%F3n [consulta, 2013 Noviembre 13]

Wikipedia la enciclopedia Libre Capacidad de Infiltracin Disponible en: http://es.wikipedia.org/wiki/Capacidad_de_infiltraci%C3%B3n. [Consulta, 2013 Noviembre 13]Perdidas de Infiltracin en una cuenca hidrogrfica- Aspectos bsico. Disponible en: http://ingenieriacivil.tutorialesaldia.com/perdidas-por-infiltracion-en-una-cuenca-hidrografica-aspectos-basicos/. [consulta: 2013, Noviembre 13]Yahoo!respuestas Que es un hietogramaDisponible en;http://espanol.answers.yahoo.com/question/index?qid=20080623095832AADOl21 [consulta,2013 Noviembre 15]