Prueba de
infiltración y ajuste con el modelo de Horton o Kostiakov
Infiltración (I):
La teoría de infiltración está
basada en un análisis del movimiento del agua en el suelo bajo condiciones de
no saturación. Durante la infiltración, la fase líquida y la fase gaseosa
coexisten en la masa de suelo, con excepción de la zona de contacto entre el
suelo y el agua en la superficie del terreno.
La infiltración, velocidad de
infiltración o intensidad de entrada en el suelo, se puede definir como la
velocidad de penetración del agua en el perfil del suelo, cuando la superficie
del terreno está cubierta por una capa de agua poco profunda.
La infiltración tiene dimensión
de velocidad (L T-1), como la lámina de agua (L) admitida por el
suelo en una unidad de tiempo (T) o como la cantidad de agua absorbida por la
unidad de superficie del terreno en la unidad de tiempo (L3 T-1
L-2), respectivamente. Si las mismas unidades se usan en ambos
casos, las expresiones son dimensionalmente equivalentes (L T-1). En
la primera forma la expresión común de velocidad de entrada es cm h-1
o cm min-1. En la segunda
forma, generalmente se expresa como m3 min-1 m-2.
Es común, por varios autores, señalar que la infiltración obedece a un fenómeno
de movimiento vertical del agua en el perfil de suelo. A la disminución de la velocidad de
infiltración después de cierto período de tiempo alcanzando una velocidad que
tiende a ser constante y se denomina infiltración básica (Ib), la
cual se considera cercana a la conductividad hidráulica o permeabilidad (K).
Factores que afectan la infiltración
·
Textura del suelo: Proporción de arenas, limos y
arcilla
·
Estructura del suelo: Es la forma en la que se
encuentra posicionadas las partículas del suelo o pedón (granular, migajosa,
bloques, prismática o columnar o laminar)
·
Contenido de humedad del suelo (Capacidad de
campo, punto de marchitez permanente y saturación)
Métodos para medir la velocidad de infiltración:
Las técnicas más utilizadas para
determinar tasas de infiltración y conductividad hidráulica saturada, son:
Lagunas de infiltración, permeámetros, infiltrómetros cilíndricos y el método
de Porchet.
Porchet
Para la estimación de la tasa de
infiltración en terreno se puede utilizar el método de Porchet, el cual
consiste en excavar un cilindro de radio (R) y se llenarlo con agua hasta una
altura (h).
La superficie por la cual pasa el agua al infiltrarse es:
S=2π*R*h+ π*R^2
S=πR(2h+R)
La velocidad de infiltración (f) que pasa por la superficie
(S) del agujero cilíndrico es proporcional a la variación del volumen de agua
del agujero cilíndrico para un intervalo de tiempo infinitamente pequeño (dt):
S*f = dV/dt
Como el radio permanece constante, la expresión se puede simplificar de la siguiente forma:
f= (πR^2)/S dh/dt
Sustituir la superficie del agujero cilíndrico
f=
(πR^2)/(πR(2h+R)) dh/dt
Al simplificar
f=
R/(2h+R) dh/dt
Se parar los diferenciales
f dt= R/((2h+R)) dh
Al integrar y valuar en los intervalos de tiempo (t1, t2) y
el nivel de agua (h1 y h2), siendo t12
f (t2-t1)=
R/2*(Ln(2*h1+R)- Ln(2*h2+R))
Al simplificar
f= R/(2(t2-t1))*Ln((2*h1+R)/(2*h2+R))
Métodos de ajuste de la ecuación de infiltración
Horton:
Horton
estudio la capacidad de infiltración, en su estudio determinó que la capacidad
de infiltración tiene la siguiente forma.
fp= fc + (fo-fc )*e^(-kt)
Donde:
fp= Capacidad de infiltración
(mm/hr)
fc= Capacidad final o
equilibrio (mm/hr)
fo= Capacidad inicial (mm/hr)
fo= Capacidad inicial (mm/hr)
K= Coeficiente de decrecimiento de la capacidad de
infiltración en el tiempo
Kostiakov
Este
investigador propuso una ecuación empírica, basada en un modelo potencial
f=a*t^b
Donde:
f= velocidad de infiltración
(mm/min)
a y b = parámetros de ajuste
t= Tiempo (min)
