INFILTRACIÓN DE UNA CUENCA HIDROGRÁFICA

CAP. 4      INFILTRACIÓN DE UNA CUENCA HIDROGRÁFICA

1. INTRODUCCIÓN

La infiltración es el movimiento descendente del agua desde la superficie de la tierra hasta alcanzar el nivel freático de las aguas subterráneas.

1. TASA DE INFILTRACIÓN

Es la cantidad de agua que se infiltra y continúa hasta después que deja de llover

1. EXCESO DE PRECIPITACIÓN

Se llama así a la parte de precipitación que escurre sobre la superficie del suelo; esto se dá solo si la intensidad de precipitación es > o igual a la tasa de infiltración.

El transportre del agua se dá a través de los poros; la humedad del suelo evita el pasaje o movimiento del agua hacia el interior del suelo, además las gotas mismas de la lluvia provocan que las partículas finas del suelo tapen los poros cuando el suelo está desnudo o sea sin cobertura vegetal, lo cual, puede causar la erosión y compactación del suelo. Otro aspecto a considerar es el movimiento del agua a través de los sustratos u horizontes del suelo, el cual depende de la permeabilidad del suelo o conductividad hidráulica. Otro aspecto de la infiltración, es que, el suelo puede almacenar agua hasta cierto límite (como la esponja), momento en el cual el suelo está saturado.

1. METODOS PARA LA DETERMINACIÓN DE LA INFILTRACIÓN

Uno de los factores más importantes en la relación precipitación – escorrentía, es la infiltración. En el análisis hidrológico, laa infiltración es estimada por varios procedimientos. A continuación se presentan los métodos más usados.

1. FÓRMULA DE HORTON

Esta fórmula se puede representar en la siguiente gráfica:

[pic 1]

La ecuación de Horton queda dada por:

        F = fc + (fo - fc) e-k*t  

Donde:            

f = tasa de infiltración instantánea en el tiempo t

        fo = tasa de infiltración inicial  en el tiempo 0 (cero)

        fc = tasa de infiltración constante o en estado de equilibrio

        k  = constante propia del suelo

        t   = tiempo medido desde el comienzo de la lluvia

        e  = base del logaritmo natural, igual a 2.7182…

La ecuación puede ser desarrollada en base a información de simuladores de lluvia o con el análisis de hidrogramas que se derivan de los simuladores de lluvia.

1. ÍNDICE O COEFICIENTE Φ

Es otro método para calcular la infiltración potencial. Se utiliza para calcular la precipitación efectiva o la escorrentía, considerando una tasa de infiltración promedio. Por tanto, el índice Φ es iguel a la tasa  media o promedio de precipitación, por encima de la cual, la tasa de escorrentía es igual a la tasa de exceso de precipitación. Puede ser determinada para para una cuenca dada y su correspondiente escorrentía. El coeficiente Φ puede representarse como se indica en la siguiente figura:

[pic 2]

Ejemplo;  Se tiene un evento lluvioso de 6 horas de duración, que tiene el siguiente hietograma observado. Calcule el coeficiente de infiltración Φ, y el coeficiente de escurrimiento (Ce) para dicha tormenta, ocurrida en la cuenca dada. Los datos de este evento se indican en la gráfica de precipitación (hietograma) y en la tabla de escurrimiento que se presentan a continuación:

Hietograma de la lluvia[pic 3]

Cuadro 1.19     Escorrentía producida por la lluvia de diseño

2.2.1  Cálculo del índice φ

Puede calcularse considerando la siguiente fórmula:        

[pic 4]

Donde rd es la escorrentía directa (en mm, cm , etc.) sobre la cuenca, que es igual al exceso de precipitación. Rm es la precipitación (en mm, cm , etc.) que se observa en el intervalo de tiempo m. La tasa del índice φ, y M, que es el número de intervalos de tiempo o de pulsos de exceso de precipitación, se encuentran por el método del ensayo y error. Entonces, empleando el método de ensayo y error, y con los datos h tot esc = 54.2 mm (véase cuadro anterior) y Δt = 1 hr, se tiene:

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