informe de hidrogeologia

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I. INTRODUCCIÓN La evaluación de las propiedades hidráulicas del suelo, es importante para el entendimiento de la dinámica de los procesos de movimiento de agua y de solutos en el mismo. Asimismo, es de gran utilidad en el estudio de riego y drenaje, procesos erosivos y de contaminación del suelo. La habilidad de los suelos para retener y transmitir agua está determinada por sus propiedades hidráulicas, que dependen de la geometría del espacio poroso (Pla, 1995). El movimiento de agua en los suelos ocurre tanto en sentido vertical como horizontal, dependiendo de las condiciones de humedad. En condiciones saturadas, las cuales se presentan por debajo del nivel freático, el movimiento es predominantemente horizontal y en menor proporción en sentido vertical. En condiciones de no saturación, cuando los poros grandes están llenos de aire, el flujo es preferentemente vertical. La conductividad hidráulica (K) es la propiedad del suelo que describe la facilidad con la cual los poros del suelo permiten el flujo de agua. Cuando el suelo se satura, todos los poros pueden dirigir el agua y la conductibilidad está en su máxima expresión y es representada como Ks, mientras que en condiciones insaturadas o no saturadas es representada como K (q). En cualquier caso, depende del tamaño, número, orientación, distribución y continuidad de los poros especialmente los de retención, el tamaño de las partículas, tipo de fluido, cantidad relativa de fluido presente en la matriz del suelo (Reichardt y Timm, 2004). HIDROGEOLOGÍA 1

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I. INTRODUCCIÓN

La evaluación de las propiedades hidráulicas del suelo, es importante para el

entendimiento de la dinámica de los procesos de movimiento de agua y de solutos en

el mismo. Asimismo, es de gran utilidad en el estudio de riego y drenaje, procesos

erosivos y de contaminación del suelo. La habilidad de los suelos para retener y

transmitir agua está determinada por sus propiedades hidráulicas, que dependen de la

geometría del espacio poroso (Pla, 1995).

El movimiento de agua en los suelos ocurre tanto en sentido vertical como horizontal,

dependiendo de las condiciones de humedad. En condiciones saturadas, las cuales se

presentan por debajo del nivel freático, el movimiento es predominantemente

horizontal y en menor proporción en sentido vertical. En condiciones de no saturación,

cuando los poros grandes están llenos de aire, el flujo es preferentemente vertical.

La conductividad hidráulica (K) es la propiedad del suelo que describe la facilidad con

la cual los poros del suelo permiten el flujo de agua. Cuando el suelo se satura, todos

los poros pueden dirigir el agua y la conductibilidad está en su máxima expresión y es

representada como Ks, mientras que en condiciones insaturadas o no saturadas es

representada como K (q). En cualquier caso, depende del tamaño, número,

orientación, distribución y continuidad de los poros especialmente los de retención, el

tamaño de las partículas, tipo de fluido, cantidad relativa de fluido presente en la matriz

del suelo (Reichardt y Timm, 2004).

Es por ello que existe una relación cuantitativa entre la conductividad hidráulica y

volumen de agua en un suelo que cuente con un alto porcentaje de partículas grandes

(arenas), las cuales permitan el paso del agua rápidamente, y suelos que presentan un

alto porcentaje de partículas pequeñas (arcillas) las cuales hacen que el paso del agua

sea más lento (Rowell, 1994).

En el presente trabajo se presentan los métodos más usados para determinar la

conductividad hidráulica no saturada, tanto en condiciones de laboratorio como en

campo.

HIDROGEOLOGÍA 1

II. OBJETIVOS

OBJETIVO GENERAL. Determinar la velocidad de infiltración así como las características de

infiltración del suelo ubicado en la universidad nacional de Cajamarca.

OBJETIVSO ESPECIFICOS. Determinar la tasa de infiltración del suelo mediante la prueba de anillo simple.

Utilizar los datos obtenidos para realizar la curva de la tasa de infiltración.

III. MARCO TEORICO

HIDROGEOLOGÍA 2

INFILTRACIÓNSe define infiltración como el proceso mediante el cual el agua traspasa la superficie

del suelo y entra al subsuelo .Un parámetro crítico a definir es la tasa a la cual ocurra

la infiltración ya que muchas veces esta define el sistema de riego que puede ser

utilizado.

La velocidad de infiltración es una propiedad del suelo que puede ser medida

¿POR QUÉ ES IMPORTANTE?

• Los procesos básicos de riego incluyen:

Que haya agua en el suelo (infiltración).

Mantener agua en el suelo (abastecimiento).

Sacar sales de suelos.

Sacar el agua que está demás (drenaje).

• Sin estos procesos, la agricultura con riego no es posible (hay muchos

ejemplos históricos).

PORQUÉ OCURRE1. Gracias a la tensión capilar.

HIDROGEOLOGÍA 3

Hay una atracción entre agua y superficies de los minerales

Hace lazos químicos importantes entre los minerales del suelo y agua,

que sacan con fuerza el agua.

30 g. de arcilla tiene la misma superficie de una cancha de fútbol

2. Gravedad

Gravedad hace que los objetos desciendan

Agua siempre va hacia abajo si no hay obstáculos.

3. Presión.

El agua va a lugares de menor presión

¿Presión del agua menor a cero?

Si, por ejemplo a una manguera llena de agua, usted la cubre con el dedo

pulgar va a sentir la presión negativa.

¿QUÉ HACE QUE DISMINUYA?

Hasta ahora las fuerzas ayudan a la infiltración

• La tasa de infiltración está limitada por la resistencia hídrica del suelo. Es lo

que se llama conductividad o permeabilidad, generalmente denominada con el

símbolo “K”.

INFILTRACIÓN ACUMULADA

HIDROGEOLOGÍA 4

F

aInfiltración Acumulada (L)

Dt=∑t=0

t=n

Di

I t=∑t=0

t=n

I i

INFILTRACIÓN INSTANTÁNEA O TASA DE INFILTRACIÓN

VI t=dDdt

i=dIdt

DESCRIPCIÓN DEL PROCESO DE INFILTRACIÓNLa infiltración se define como el proceso por el cual el agua penetra por la superficie

del suelo y llega hasta sus capas inferiores. (Figura N° 1).

HIDROGEOLOGÍA 5

AF

a

Tiempo (t)

Velocidad de Infiltración (L/t)

Muchos factores del suelo afectan el control de la infiltración, así como también

gobiernan el movimiento del agua dentro del mismo y su distribución durante y

después de la infiltración. (Vélez et al, 2002).

Si se aplica agua a determinada superficie de suelo, a una velocidad que se

incrementa en forma uniforme, tarde o temprano se llega a un punto en que la

velocidad de aporte comienza a exceder la capacidad del suelo para absorber agua y,

el exceso se acumula sobre la superficie, o escurre si las condiciones de pendiente lo

permiten.

La capacidad de infiltración conocida también como “infiltrabilidad del suelo” es el flujo

que el perfil del suelo puede absorber a través de su superficie, cuando es mantenido

en contacto con el agua a la presión atmosférica. Mientras la velocidad de aporte de

agua a la superficie del suelo sea menor que la infiltrabilidad, el agua se infiltra tan

rápidamente como es aportada y la velocidad de aporte determina la velocidad de

infiltración (o sea, el proceso es controlado por el flujo). Sin embargo, una vez que la

velocidad de aporte excede la infiltrabilidad del suelo es ésta última la que determina la

velocidad real de infiltración; de ese modo el proceso es controlado por las

características del perfil (Gurovich, 1985).

IV. MATERIALES Y EQUIPOS

Los materiales usados en la determinación de la infiltración con este método son:

HIDROGEOLOGÍA 6

Cilindro infiltrómetro de doble cilindro metálico

Comba

Regla metálica graduada en cm, mm y pulgadas

Cronómetro Pala y/o palana Balde Trozo de plástico Hoja de registro

V.PROCEDIMIENTO

El método consiste en saturar una porción de suelo limitada por dos anillos

concéntricos para a continuación medir la variación del nivel del agua en el cilindro

interior.

Esta información nos ayudará a decidir cuál es el tipo de riego óptimo de un suelo

determinado, qué caudal deben aportar los goteros o qué medidas adoptar para evitar

que las plántulas introducidas en una reforestación sufran un exceso de agua.

HIDROGEOLOGÍA 7

Aunque es muy posible que al inicio de la experiencia el suelo esté seco o

parcialmente húmedo y por lo tanto en condiciones de no saturación, los valores

inicialmente muy elevados irán descendiendo con gran rapidez como consecuencia de

la presión ejercida por la columna de agua, mayor cuanto más alta sea ésta.

El tiempo que transcurra hasta alcanzarse las condiciones finales de saturación

dependerá de la humedad previa, la textura y la estructura del suelo, el espesor del

horizonte por el que discurre el agua, y la altura del agua en el anillo interior.

Figura.- Evolución de la tasa de infiltración

Seleccionar el sitio para la instalación

asegurando que esté libre de fisuras,

piedras, hóyales de animales, materia

orgánica. Evitar sitios donde hay

mucho pisoteo de animales o

maquinaria

HIDROGEOLOGÍA 8

Asegurar que el suelo escogido sea representativo del área bajo

consideraciones o de variabilidad que se requiere medir

Colocar el cilindro interior y con mucho cuidado introducirlo al terreno con el

tablón y comba. El cilindro debe entrar verticalmente al terreno. Nunca se

tratara de introducir el cilindro pegando primero a un lado y luego al otro

La profundidad de entrada al suelo debe ser

de por lo menos 15 cm. La buena instalación

del cilindro interior es mucho más crítica que el de cilindro exterior. La

instalación de este cilindro es más profunda que le del exterior este cilindro es

más largo.

HIDROGEOLOGÍA 9

NORTE: 9206834

ESTE: 0776420

COTA: 2690

Colocar la lámina de plástico dentro del cilindro interior para protección contra

el golpe de agua

Llenar el cilindro exterior con agua hasta una altura de 10cm mantener a la

misma altura durante todo el tiempo de observación

Llenar el cilindro interior con agua hasta una altura de 15 cm mantener a la

misma altura durante todo el tiempo

de observación

Quitar el plástico del cilindro interior

HIDROGEOLOGÍA 10

Hacer la medida inicial rápidamente después de echar agua al cilindro

Registrar la medida y el tiempo correspondiente

Hacer las medidas siguientes a intervalos periódicos y registrar los datos, estos

intervalos se encuentra en la hoja

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VI. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

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