Prueba de infiltración

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 (I_b), 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

y h21

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)

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)