Movimiento del agua en el suelo
Enviado por saul1807 • 23 de Febrero de 2023 • Apuntes • 2.958 Palabras (12 Páginas) • 48 Visitas
Movimiento del agua en el suelo
El agua en el suelo se mueve debido a una diferencia de energía potencial; el movimiento es del punto de mayor al de menor energía potencial.
La energía potencial del agua en el suelo se determina con el potencial total del agua en el suelo (ψ), que se obtiene con la suma de sus componentes, de acuerdo con la siguiente ecuación:
ψ = ψp + ψm + ψπ + ψg
Donde:
ψp = potencial de presión (kPa)
corresponde a la carga por presión hidrostática en el punto en consideración (positivo)
ψm = potencial mátrico (kPa)
se refiere a la tensión con la que el agua es retenida por las partículas del suelo (negativo)
ψπ = potencial osmótico (kPa)
resulta de los solutos disueltos, que reducen la energía libre del agua (negativo)
ψg = potencial gravitacional (kPa)
efecto de la gravedad en el movimiento del agua, es función del nivel de referencia horizontal (NR)que se establezca; positivo sobre el NR y negativo bajo este.
El potencial de presión (ψp) se obtiene midiendo la carga de agua (lámina o tirante) sobre el punto en consideración.
ψp = ρw*g*h
Donde: ρw es la densidad del agua (kg m-3), g es la aceleración de la gravedad (9.81 m s-2), y h es la altura (m) de la columna o lámina de agua sobre el punto en consideración.
El potencial mátrico(ψm) del suelo se puede medir utilizando tensiómetros; solamente en un rango de 0 a 100 kPa (dependiendo de la elevación del sitio sobre nivel del mar).
También se puede determinar en función del contenido de humedad del suelo, conociendo la relación entre θw vs ψm
θw[pic 1]
ψm
El potencial osmótico (ψπ) se obtiene midiendo la conductividad eléctrica (CE) del extracto de saturación, utilizando la siguiente relación.
ψπ = -36*CE
Donde: CE se mide en mmhos/cm = dS/m, ψπ en kPa
Clasificación de la salinidad del suelo en función de la CE
Clasificación salina | CE (mmhos/cm) |
Suelo normal | < 2.5 |
Ligeramente salino | 2.5 – 3.5 |
Medianamente salino | 3.5 – 7.0 |
Altamente salino | 7.0 15.0 |
Muy salino | > 15.0 |
Potencial gravitacional (ψg)
Se obtiene midiendo la distancia desde el nivel de referencia previamente establecido al punto en consideración.
ψg = ρw*g*z
Donde: ρw es la densidad del agua (kg m-3), g es la aceleración de la gravedad (9.81 m s-2), y z es la altura (m) del nivel de referencia al punto en consideración
Flujo de agua en Suelos Saturados
En los suelos saturados, el potencial mátrico (ψm) y el potencial osmótico (ψπ) son cero, ya que el agua fluye libremente a través del medio poroso; el agua no es retenida ni por las partículas del suelo ni por las sales disueltas. De tal forma que la ecuación se reduce a:
ψ = ψp + ψg
de tal forma que:
ψ = ρw*g*h + ρw*g*z
Simplificando tenemos:
ψ =ρw*g*[h+z] y:
ψ/(ρw*g) = h+z
ψ/(ρw*g) = H
H se representa en unidades de carga de agua (m, cm) Demostración:
ψ ρw *g[pic 2]
Pa[pic 3]
kg m-3*(m*s-2 )
N*m-2[pic 4]
kg m-3*(m*s-2 )
(Kg*m s-2 )*m-2 kg m-3*m*s-2[pic 5]
= m
por lo que:
H = h + z; esto significa que los potenciales se sustituyen por cargas.
H = carga total del agua en el punto en consideración (m) h = carga por presión (m)
z = carga por posición (m)
La velocidad del flujo del agua en un medio poroso saturado, se determina con la ecuación de Darcy:
v = k*i Donde:
v = velocidad del flujo (cm/ h, m/día),
k = conductividad hidráulica del medio poroso saturado (cm/h, m/día) i = gradiente hidráulico (cm/cm o m/m)
El gradiente hidráulico (i) es la diferencia de la carga total entre dos puntos dividida por la distancia que los separa (L) de acuerdo con la siguiente ecuación.
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