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Instituto Universitario Politécnico. “Santiago Mariño”. Escuela de Ingeniería Civil. Sección: “S”.

INFILTRACION

Materia: HIDROLOGIA

Elaborado por: QUIJADA DARVIS # 20.504.678

PUERTO ORDAZ, JUNIO DEL 2013.


Infiltración Es el proceso por el cual el agua penetra en el suelo, a través de la superficie de la tierra, y queda retenida por ella o alcanza un nivel acuífero incrementando el volumen acumulado anteriormente. Superada por la capacidad de campo del suelo, el agua desciende por la acción conjunta de las fuerzas capilares y de la gravedad. Esta parte del proceso recibe distintas denominaciones: percolación, infiltración eficaz, infiltración profunda, etc.

Los métodos que permiten calcular la infiltración en una cuenca para una cierta tormenta, requieren del hietograma de la precipitación media y de su correspondiente hidrograma. Esto implica que en la cuenca donde se requiere evaluar la infiltración se necesita, por lo menos un pluviógrafo y una estación de aforo en su salida. En caso de contar únicamente con estaciones pluviométricas sólo se podrán hacer análisis diarios.

Se considera que: P=Q+F

Donde: P = Volumen de precipitación (m3). Q = Volumen de escurrimiento directo (m3). F = Volumen de infiltración (m3).


Hietograma Un hietograma es un grafico que expresa precipitación en función del tiempo. En ordenadas puede figurar la precipitación caída (mm), o bien la intensidad de precipitación (mm/hora). Generalmente se representa como un histograma (grafico de barras, figuras adjuntas), aunque a veces también se expresa como un grafico de línea. A veces un hietograma se refiere a un día o a una tormenta concreta, en otras ocasiones el periodo de tiempo representado en el eje horizontal puede ser más amplio entre meses o años. Para su elaboración sise trata de un hietograma mensual o anual bastara con representar datos diarios. Si se trata de un hietrograma de un día o de unas horas de duración, necesitamos una banda de pluviografo, leyendo la precipitación caída en los intervalos elegidos, por ejemplo de 10 en 10 minutos. Si no se dispone de datos de pluviografo, sino solamente de la precipitación diaria, aun se puede calcular la forma previsible del hietograma.


Hidrograma El hidrograma es la representación grafica de las variaciones del caudal con respecto al tiempo, arregladas en orden cronológico en un lugar dado de la corriente. El hidrograma unitario de una cuenca se define como el hidrograma de escurrimiento debido a una precipitación con altura en exceso unitaria repartida uniformemente sobre la cuenca con una intensidad constante durante un periodo especifico de tiempo. El hidrograma unitario, es un hidrograma de la cuenca, como las características fisiográficas de la cuenca (área, forma, pendiente, etc.) son relativamente constantes, cabe esperar una considerable similitud en la forma de los hidrogramas, correspondientes a precipitaciones de características similares (duración, intensidad, distribución, cantidad de escurrimiento, etc.). Teniendo como dato los registros de precipitación y escurrimiento se puede calcular el hidrograma unitario correspondiente a una precipitación aislada, a partir del hidrograma originado por dicha tormenta. 1. Obtener el volumen de escurrimiento directo del hidrograma de la tormenta, para lo

cual, transformar los escurrimientos directos a volumen y acumularlo. 2. Obtener la altura de precipitación en exceso, dividiendo el volumen de

escurrimiento directo, entre el área de la cuenca. 3. Obtener las ordenadas del hidrograma unitario, dividiendo las ordenadas del

escurrimiento directo entre la altura de precipitación en exceso.


Índice de Infiltración y la curva de capacidad de Infiltración El índice de infiltración está basado en la hipótesis de que para una tormenta con determinadas condiciones iníciales la cantidad de recarga en la cuenca permanece constante a través de toda la duración de la tormenta. Así, si se conoce el hietograma y el hidrograma de la tormenta, el índice de la infiltración media, ø, es la intensidad de lluvia sobre la cual, el volumen de lluvia es igual al del escurrimiento directo observado o lluvia en exceso.

Si se tiene una serie de tormentas sucesivas en una cuenca pequeña y se dispone del hietograma e hidrograma correspondientes, es posible obtener la curva de la capacidad de infiltración aplicando el criterio de Horner y Lloys.


En este criterio se acepta que la infiltración media se inicia cuando empieza la lluvia en exceso y continúa durante un lapso después de que ésta termina. En este momento, si la tormenta cubre toda el área, la infiltración continúa en forma de capacidad e irá disminuyendo conforme el área de detección del escurrimiento disminuye. Horton considera que el periodo equivalente durante el cual el mismo volumen de infiltración pasa, desde que la lluvia en exceso finaliza hasta que cesa el flujo sobre tierra, se puede detectar al analizar el hidrograma correspondiente. Para cuencas donde no se acepta que la intensidad de lluvia es uniforme en toda el área, Horton propone un criterio para calcular la capacidad de infiltración media, fa, que se tiene para una tormenta cualquiera. Este criterio supone la disponibilidad de registros de lluvia suficientes para representar su distribución satisfactoriamente, y que al menos uno de los registros se obtuvo a partir de un pluviógrafo. Esto implica estimar que la distribución de lluvia registrada en el pluviógrafo sea representativa de la distribución en toda la cuenca. Por otra parte, considera que el escurrimiento superficial es igual a la diferencia entre la precipitación y la infiltración que ocurre durante el periodo de la lluvia en exceso; o sea que se desprecia la infiltración antes y después de la lluvia en exceso. Entonces, el valor de fa que se encuentra es tal que multiplicado por la duración de la lluvia en exceso y restado de la lluvia total para el mismo periodo, proporciona el escurrimiento superficial total.

Modelo de Horton El modelo de Horton, permite simular la curva de capacidad de infiltración del suelo. Es un modelo de tipo empírico, que se basa en conceptos simplificados que permiten expresar la capacidad de infiltración como una función del tiempo, de constantes empíricas y parámetros del suelo. La expresión de Horton de tres parámetros es: −

K.t

F= fc + (fo – fc). e

Donde: −

F: es la capacidad de infiltración del tiempo.

Fo: es la capacidad de infiltración en el tiempo igual a cero.

Fc: es la capacidad de infiltración constante.


K: parámetro del suelo que controla el decrecimiento de la capacidad de infiltración.

Los parámetros fo y k, dependen del contenido de agua inicial del suelo, así como también de la tasa de aplicación. Los parámetros de la ecuación evalúan usualmente desde datos de infiltración experimentales.

Referencias Aparicio Mijares F. J. 1999. Fundamentos de Hidrología de Superficie. Ed. Limusa. México. 303 p. Custodio, E. y Llamas, M. R. 1996. Hidrología Subterránea. Ed. Omega. Barcelona. 2350 p. Instituto Tecnológico de Sonora. 1985. Manual de apuntes de Hidrología Superficial. Cd. Obregón, Sonora. 132 p.


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