La infiltración de agua

UNIVERSIDAD PERUANA UNIÓN FACULTAD DE INGENIERÍA Y ARQUITECTURA

E.P. INGENIERÍA AMBIENTAL

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Asignatura:

Hidrología y Manejo de Cuencas

Docente:

Jhon Patrik Ríos Bartra

Tema:

La Infiltración

Presentado por

Vasthy Gonzales, Kiara Ríos, Mary Olortegui,

Jennifer Flores, Diana Yupe, Harold Contreras Grace Morales, Ángel Yaricahua

2022

1. Introducción

La infiltración de agua en el suelo cumple un rol importante porque de ahí se componen las fases del suelo, ya se liquida, sólida y gaseosa, teniendo en cuenta que el agua compone la fase liquida del suelo y sin esta el suelo estaría muerto. El agua en el suelo es vida en el suelo como en el resto de los componentes del ecosistema, en el suelo existe gran cantidad de organismos que necesitan el agua para hacer sus funciones vitales, ayuda a la descomposición de la materia entre otras funciones necesarias para que se complete el ciclo del flujo de energía. Es por ello que cuándo nos referimos al proceso de infiltración hablamos del paso del agua a través de la superficie del suelo hacia el interior de la tierra.

Además, cabe precisar que la infiltración está gobernada por dos fuerzas: la gravedad y la acción capilar. Los poros muy pequeños empujan el agua por la acción capilar además de contra la fuerza de la gravedad. Sin embargo, hay que distinguir este concepto con el de percolación, que vendría a ser el movimiento del agua dentro del suelo. Ambos fenómenos están relacionados, puesto que la infiltración no puede continuar libremente hasta que la percolación haya removido el agua de las capas superiores del suelo.

La tasa de infiltración, en la ciencia del suelo, es una medida de la tasa a la cual el suelo es capaz de absorber la precipitación o la irrigación. En caso de que la tasa de precipitación exceda la tasa de infiltración, se producirá escorrentía superficial, esto a menos que haya alguna barrera física. Cabe mencionar, que la tasa de infiltración se ve afectada por características del suelo como la facilidad de entrada, la capacidad de almacenaje y la tasa de transmisión por el suelo. En lo que vendría a ser el control de la tasa y capacidad infiltración desempeñan un papel la textura y estructura del suelo, los tipos de vegetación, el contenido de agua del suelo, la temperatura del suelo y la intensidad de precipitación.

En los suelos arenosos de grano grueso, por ejemplo, estos tienen espacios grandes entre cada grano y permiten que el agua se infiltre rápidamente. En este caso un suelo con buena cobertura vegetal hace que estos suelos sean porosos, protegiéndolo del estancamiento de la precipitación, que puede cerrar los huecos naturales entre las partículas del suelo, y soltando el suelo a través de la acción de las raíces es por ello que por lo general las áreas arboladas presentan las tasas de infiltración más altas de todos los tipos de vegetación.

1. Marco Teórico

1. Infiltración

La infiltración es el proceso por el cual el agua penetra desde la superficie del terreno hacia el suelo. En una primera etapa satisface la deficiencia de humedad del suelo en una zona cercana a la superficie, y posteriormente superado cierto nivel de humedad, pasa a formar parte del agua subterránea, saturando los espacios vacíos (Springall, 1976).

1. Movimiento del agua en el suelo

Hay diferentes tipos de movimiento del agua en un suelo, siendo desde el punto de vista del riego y drenaje, el proceso de infiltración uno de los más importantes. Una vez que el agua infiltra en el suelo debido a la lluvia o al riego, hay una “redistribución” en el perfil que no solo es vertical, sino que se redirecciona en forma bi y tridimensional como respuesta a los gradientes de potencial hídrico que se producen. Por ejemplo en riego por surco, se observa que el agua se redistribuye en el camellón, ocurriendo este movimiento en forma transversal al curso del agua, esto ocurre también en la profundidad.

1. Conductividad Hidráulica

Para describir el proceso de infiltración se partirá del concepto de conductividad hidráulica, que es una propiedad física de los suelos que describe su capacidad para trasmitir agua, se expresa en unidades de velocidad. Para tener una idea de la importancia de la conductividad hidráulica imaginemos los acuíferos, que son reservas de agua subterránea, formados por un volumen de suelo saturado que tienen en general una granulometría gruesa y por lo tanto una conductividad alta, y un espesor que determina la capacidad del acuífero es decir el caudal que se puede extraer en relación a su capacidad de recarga, la cual está definida en gran medida por la conductividad hidráulica (Assan et al., 2018).

1. Capacidad de infiltración

Se define como el nivel máximo de agua que un suelo puede absorber dependiendo de sus propiedades físicas y del estado de humedad antecedente a la precipitación. Se mide por la altura de agua que se infiltra, expresada en mm/hora. En la década de los años treinta, los trabajos de Horton en infiltración dominan el pensamiento hidrológico ya que conociendo la precipitación y la capacidad de infiltración de un suelo en un momento dado se puede determinar la escorrentía superficial.

Debe distinguirse entre:

• "tasa de infiltración", o flujo de agua que penetra en el suelo por unidad de tiempo
• "capacidad de infiltración" del suelo, que representa la tasa de infiltración que podría darse si no existiera limitación de aporte de agua superficial. De tal manera que si el aporte es mayor que la capacidad de infiltración, la tasa de infiltración sería igual a la capacidad de infiltración y se producirá una acumulación de agua en la superficie que daría lugar a la escorrentía superficial.

1. Factores que afectan la capacidad de infiltración:

Influyen en el proceso de infiltración: entrada superficial, transmisión a través del suelo, capacidad de almacenamiento del suelo, características del medio permeable, y características del fluido.

• Entrada superficial: La superficie del suelo puede estar cerrada por la acumulación de partículas que impidan, o retrasen la entrada de agua al suelo.
• Transmisión a través del suelo: El agua no puede continuar entrando en el suelo con mayor rapidez que la de su transmisión hacia abajo, dependiendo de los distintos estratos.
• Acumulación en la capacidad de almacenamiento: El almacenamiento disponible depende de la porosidad, espesor del horizonte y cantidad de humedad existente.
• Características del medio permeable: La capacidad de infiltración está relacionada con el tamaño del poro y su distribución, el tipo de suelo –arenoso, arcilloso-, la vegetación, la estructura y capas de suelos.
• Características del fluido: La contaminación del agua infiltrada por partículas finas o coloides, la temperatura y viscosidad del fluido, y la cantidad de sales que lleva.

1. Mecanismo de generación de la infiltración

Cuando se produce un aguacero, el agua que no es interceptada alcanza el suelo. A partir de ese instante ocurren tres fenómenos diferentes: El primero de ellos es la acumulación de agua en forma de detención superficial, a la vez que, dependiendo de la permanencia del agua en la superficie del terreno y de las características hidrodinámicas del mismo, se activa el mecanismo de infiltración. El agua que el terreno no es capaz de filtrar ni retener, escurre, formando la escorrentía superficial o directa.

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Fuente: La Infiltración

1. Saturación de agua en el suelo

En caso de que inicialmente el suelo se encuentre con más contenido de agua, la infiltración por unidad de tiempo producida será menor, ya que el suelo se encuentra en condiciones de mayor saturación, y por tanto con un gradiente de humedad menor, que si inicialmente se encontrara completamente seco. En consecuencia, se favorecerá la formación de escorrentía superficial al disminuir la masa de agua susceptible de infiltrarse.

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Fuente: Modelado matemático del transporte de agua y soluto en suelo no saturado mediante diferencias finitas

1. Infiltración y Percolación

Cuando hablamos de la infiltración está más relacionada con el movimiento del agua en la parte edáfica del suelo donde tiene lugar el desarrollo radicular de las plantas. En cambio, la percolación

está más relacionada con el movimiento vertical del agua en la zona no saturada. Estos a su vez forman parte de los flujos existentes en el suelo (Úbeda Rivera & Delgado Dallatorre, 2018).

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Fuente: MasterGis

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1. Factores que influyen en la infiltración

• Precipitación: Es un factor externo a las propiedades del terreno. La existencia de precipitación es la causa de que exista infiltración siempre y cuando se supere un cierto

umbral mínimo exigible. Además, se debe considerar la intensidad de la precipitación, si la lluvia es copiosa en un periodo corto de tiempo, el suelo no tendrá la capacidad de absorber toda la precipitación haciendo que su mayor parte se vaya a los ríos en forma de escorrentía, sin embargo, si la lluvia es copiosa, pero en un periodo de tiempo mas largo, el suelo podrá absorber el agua gradualmente.

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