FACULTAD DE INGENIERÍA ESCUELA DE INGENIERÍA CIVIL CICLO : VII
CURSO: HIDROLOGIA
DOCENTE: ING. CERNA CHAVEZ RIGOBERTO
TEMA: INFILTRACIÓN Y LAESCORRENTIA
INTEGRANTES: DIONICIO PONCE JAZMIR QUINO ZURITA MIGUEL ● JAVIER NIZAMA ANDRES ● PALMADERA ROSAS ERASMO LIÑAN RODRIGUEZ ANTHONY ●
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CHIMBOTE -PERU 2017
INTRODUCCIÓN Conocer el proceso de infiltración de agua en el suelo se considera imprescindible para planificar su uso en trabajos relacionados con obra civil, con objeto de evitar inundaciones en periodos de lluvias extraordinariamente fuertes, particularmente en zonas de topografía muy plana. Además, el estudio del proceso de infiltración permite establecer relaciones entre la aguas superficiales y subterráneas, aportando información sobre los mecanismos de recarga de los acuíferos. Existen diversos mecanismos para conocer reermanencia y distribución del agua en el suelo, tales como la realización del balance hídrico del suelo a partir de datos meteorológicos, o el empleo de métodos para determinar la escorrentía. Igualmente existen varios instrumentos de campo que permiten medir directamente la infiltración en del terreno. Las medidas de campo proporcionan información sobre la infiltración de un área concreta. Se admite que tanto a escala de parcela como de cuenca. la permeabilidad y capacidad de infiltración presentan una gran variabilidad espacial y temporal. Esa variabilidad es particular de cada suelo y depende de diferencias texturales (Se reconocen por una concentración de una fracción granulométrica, relacionada a un transporte mecánico), y composicionales, así como de los usos al que sea destinado.
INFILTRACIÓN
Definición: La Infiltración es el proceso de paso del agua a través de la superficie del suelo hacia el interior de la tierra. Este concepto hay que distinguirlo del de Percolación, que es 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.
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. La escorrentía superficial ocurre en la rasante del suelos natural por donde esta moviendo. La permeabilidad del suelo es activada por medio de canales no capilares, a través de los cuales drena el agua de gravedad desde la superficie hasta el nivel freático del agua subterránea, siguiendo el camino de menor resistencia. El agua va rellenando los espacios capilares por lo que el gradiente de humedad establecido inicialmente va menguando y por tanto también la cantidad de agua infiltrada 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 encuentra completamente seco. En consecuencia, se favorecerá la formación de escorrentía superficial al disminuir la masa de agua susceptible de infiltrarse.
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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.
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La Percolación está más relacionada con el movimiento vertical del agua en la zona no saturada.
También se ha incluido el Flujo Subsuperficial Epidérmico (Escorrentía Superficial epidérmica), que es el agua que se encuentra en la parte del suelo edáfico y que, en un momento dado puede aflorar, incorporándose a la Escorrentía superficial
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recoge las características o factores, tanto del medio permeable como del fluido que se infiltra, que influyen sobre la infiltración:
Medida de la Infiltración: Como ya se explicó anteriormente, si la Intensidad de lluvia es superior a la capacidad de infiltración, una vez superada la retención superficial, se producirá escorrentía superficial. Si la intensidad de lluvia es inferior a la capacidad de infiltración, la tasa real de infiltración será la intensidad de lluvia menos la retención superficial, que será inferior a dicha capacidad de infiltración. La capacidad de infiltración se puede medir con infiltrómetros, lisímetros y
analizando
hidrogramas.
Infiltrómetros: El infiltrómetro es un tubo diseñado para aislar una sección del suelo. El área efectiva varía desde menos de 900 cm hasta varias decenas de metros cuadrados. Se utilizan para medidas muy locales y los valores obtenidos pueden aplicarse a cuencas homogéneas en suelo y vegetación y de pequeña extensión. ESCORRIENTIA: Definicion: La escorrentía es el agua generada por una cuenca en la forma de flujo superficial y por tanto constituye la forma más disponible del recurso, esta a escurre por la superficie del terreno debido a diferencias de cargas hidraulicas. El estudio de la escorrentía reviste gran importancia en la planificación de recursos hídricos y en diseño de obras. En manejo de cuencas es muy importante puesto que ella es un reflejo del comportamiento y estado de una cuenca. Equipo de medicion: Para medir la escorrientia se opta por el sensor de ultrasonidos como instrumento para la medición de nivel de escorrentía, tambien el limnigrafo Factores : Climaticos : temperatura precipitacion y evapotranspiracion. Geomorfologicos - geologicos: caracteristicas de cuencas lo y vegetacion Hidraulicos: canal y superficie de cauce
Medición de la Escorrentia Los datos hidrométricos deben ser fiables y continuos; para ello se requiere de un periódico y sistemático contraste y mantenimiento de las estaciones, y un diseño previo de la red de observación que debe ser lo suficientemente densa como para no permitir la pérdida de información básica pero no tanto como para representar un excesivo coste, mayor complejidad de mantenimiento y la obtención de datos no realmente representativos. Un aspecto interesante a destacar es que, dado precisamente el carácter estocástico del proceso, se requieren series temporales de larga duración para realizar interpretaciones del funcionamiento del sistema poco influenciadas por situaciones anecdóticas y poco representativas, y también, curiosamente, para poder interpretar y enmarcar adecuadamente, este tipo de situaciones. Por esta razón, el mantenimiento eficiente de la red debe establecerse como norma, y debe estar sujeta a un proceso continuo de optimización. Los aforos continuos permiten conocer las variaciones de caudal con el tiempo. Es más sencillo medir una variable que se relacione con el caudal, como es la altura de la lámina de agua. Se mide mediante: Escala limnimétrica o limnímetro, limnígrafo, sensores de presión. Los aforos directos consisten en determinar el caudal de un curso en un momento dado. Hay de dos tipos: basados en la velocidad del agua (flotador y molinete) y aforos químicos(caudal constante, inyección instantánea). a).-Aforo. Para determinar el volumen que escurre por una cuenca, se deben aforar o medir las corrientes. Los aforos se realizan en estaciones hidrométricas (en puentes de aforo y usando molinete) o se puede medir la corriente de cualquier río de manera individual. Estos aforos se hacen a través de cierto intervalo de tiempo (horas, días, etc), con cuyos datos se construyen gráficas de gasto (m3/s) contra tiempo (h), llamadas hidrogramas. b).-Registro de Niveles. Cualquiera que sea el método de aforo, este no puede utilizarse continuamente. Para poder tener un registro continuo de la escorrentía es necesario medir el nivel del cauce mediante la colocación de miras o de limnígrafos. Los niveles son correlacionados con los gastos mediante la utilización de gráficos o ecuaciones.
Las miras son reglas graduadas que se colocan de tal manera que puedan leerse cualquier nivel del río. Por lo general se colocan de manera escalonada en los taludes del cauce. Los limnígrafos son aparatos que registran continuamente los niveles del curso de agua. Estos consisten de un sistema de tuberías que conectan el cauce con un pozo de amortiguación dentro del cual se coloca un flotador que asciende o desciende de acuerdo a las fluctuaciones de los niveles del río. Conectado al flotador se coloca un aparato registrador que dibuja un gráfico de los niveles o el limnigrama. Actualmente existen limnigrafos basados en diferentes principios y que registran los niveles en forma digital, teniendo la capacidad de almacenar y transmitir los datos. En el Anexo C se detalla el uso de estos aparatos. La figura 1 se muestras un esquema de una estación limnimétrica. c).- Determinación de las relaciones Nivel-Gasto. Para poder transformar los niveles registrados en caudales o gastos, es necesario establecer correlaciones entre el gasto y los niveles. Esto se logra mediante la confección de gráficos de gastos versus niveles. Para obtener esos gráficos es necesario realizar aforos a diferentes niveles del río. Para automatizar los cálculos se pueden utilizar métodos de ajuste de curvas y así utilizar ecuaciones. d).- Los aforos químicos consisten en la utilización de trazadores que son vertidos aguas arriba del punto de medición y luego en el sitio de medición se mide la concentración de la sustancia utilizada. El caudal será proporcional a la dilución experimentada. Este método es utilizado en cauces muy turbulentos donde otros métodos no funcionan bien. e).-Los métodos de ultrasonido son utilizados generalmente en tuberías y estiman la velocidad del flujo, la cual al multiplicarla por el área del conducto proporciona el caudal.
Hidrograma: El hidrograma es una representación gráfica de la escorrentía en función del tiempo. Este puede representar la escorrentía para un período largo, una serie de eventos o un evento en particular. Por lo general el análisis de hidrogramas se realiza para un solo evento. El hidrograma de escorrentía es importante en el análisis de la respuesta de la cuenca a un cierto evento de precipitación. La figura 4.9 representa un hidrograma con su respectivo hietograma o diagrama de precipitación. Esa forma de presentación facilita el análisis de los hidrogramas.
Componentes del hidrograma. se pueden apreciar los componentes del hidrograma: el limbo oo rama ascendente, el pico, la recesión y el caudal base. El limbo ascendente representa la. porción de concentración del flujo cuando sólo parte de la cuenca está contribuyendo a la escorrentía. En el tiempo de concentración toda la cuenca contribuye y se puede llegar al pico del hidrograma, el cual se corresponde con el valor máximo de la tasa de escorrentía. Al disminuir la lluvia, o al cesar la misma, se inicia la recesión la cual culmina cuando la escorrentía regresa a la tasa mínima o flujo base.
