HIDROLOGIA I

INFORME: ndice de Infiltracin media

Nombre: Yessenia Cecibel Mena Trelles Docente: Dr. Fernando Oate Paralelo: C Fecha: 18/12/2013 Titulacin: Ingeniera civil

Loja- Ecuador

2013-2014

1. INTRODUCCION El agua, para infiltrarse, debe penetrar a travs de la superficie del terreno y circular a travs de ste. Hay dos grupos de factores que influyen en el proceso: a) Factores que definen las caractersticas del terreno o medio permeable b) Factores que definen las caractersticas del fluido (agua) que se infiltra Algunos de estos factores influyen ms en la intensidad de la infiltracin, al retardar la entrada del agua, que en el total de volumen infiltrado, pero tal consideracin se desprende, intuitivamente, de la descripcin que a continuacin se hace de ellos: Caractersticas del terreno o medio permeable a) Condiciones de superficie. La compactacin natural, o debida al trnsito, dificulta la penetracin del agua y por tanto, reduce la capacidad de infiltracin. Una superficie desnuda est expuesta al choque directo de las gotas de lluvia, que tambin da lugar a la compactacin, lo que tambin disminuye la infiltracin. Cuando un suelo est cubierto de vegetacin, las plantas protegen de la compactacin por impacto de lluvia, se frena el recorrido superficial del agua que est, as, ms tiempo expuesta a su posible infiltracin, y las races de las plantas abren grietas en el suelo que facilitan la penetracin del agua. La pendiente del terreno influye en el sentido de mantener ms o menos tiempo una lmina de agua de cierto espesor sobre l. La especie cultivada, en cuanto define mayor o menor densidad de cobertura vegetal, y sobre todo, el tratamiento agrcola aplicado, influirn en la infiltracin. En las reas urbanizadas se reduce considerablemente la posibilidad de infiltracin. b) Caractersticas del terreno. La textura del terreno influye por s y por la influencia en la estabilidad de la estructura, tanto menor cuanto mayor sea la proporcin de materiales finos que contenga. Un suelo con gran cantidad de limos y arcillas est expuesto a la disgregacin y arrastre de estos materiales por el agua, con el consiguiente llenado de poros ms profundos. La estructura define el tamao de los poros. La existencia de poros grandes reduce la tensin capilar, pero favorece directamente la entrada de agua. El calor especfico del terreno influir en su posibilidad de almacenamiento de calor que, afecta a la temperatura del fluido que se infiltra, y por tanto a su viscosidad. El aire que llena los poros libres del suelo, tiene que ser desalojado por el agua para ocupar su lugar y esto suaviza la intensidad de la infiltracin, hasta que es desalojado totalmente. c) Condiciones ambientales. La humedad inicial del suelo juega un importante papel. Cuando el suelo est seco al comienzo de la lluvia, se crea una fuerte capilaridad al humedecerse las capas superiores y este efecto, se suma al de gravedad incrementando la intensidad de infiltracin. A medida que se humedece, se hinchan por hidratacin, las arcillas y coloides y cierran las fracturas y grietas disminuyendo la capacidad de infiltracin. Por otra parte, el agua que alcanza el nivel acufero es el total de la infiltrada menos la retenida por el suelo. Caractersticas del fluido que se infiltra La turbidez del agua afecta la intensidad de la infiltracin, especialmente por los materiales finos en suspensin que contiene, que penetran en el suelo y reducen por colmatacin la permeabilidad. El contenido en sales, a veces, favorece la formacin de flculos con los coloides del suelo y reduce por el mismo motivo, la intensidad de infiltracin. En otras ocasiones, puede ocurrir lo contrario, al producirse de floculacin. La temperatura del agua afecta a su viscosidad y en consecuencia, a la facilidad con que discurrir por el suelo. Debido a ello se han obtenido para el mismo terreno, intensidades de infiltracin menores en invierno que en verano. Aparatos para medir la infiltracin

Para medir la infiltracin de un suelo se usan los infiltr metros, que sirven

para determinar la capacidad de infiltracin en pequeas reas cerradas,

aplicando artificialmente agua al suelo. Los infiltr metros se usan con frecuencia en pequeas cuencas o en reas

pequeas o experimentales dentro de cuencas grandes. Cuando en el rea se presenta gran variacin en el suelo y vegetacin, sta se subdivide en sub

reas relativamente uniformes, de las cuales haciendo una serie de pruebas se puede obtener informacin aceptable.

Siendo la infiltracin un proceso complejo, es posible inferir con los infiltr metros la capacidad de infiltracin de cualquier cuenca en forma cualitativa, pero no cuantitativa. La aplicacin ms favorable de este equipo se obtiene en

zonas experimentales, donde se puede evaluar la infiltracin para diferentes tipos de suelo y contenido de humedad.

Los infiltr metros se pueden dividir en dos grupos: de carga constante y

simuladores de lluvia.

Coeficiente de escorrenta El coeficiente de escorrenta es la variable menos precisa del mtodo racional, este representa una fraccin de la precipitacin total. Se debe escogerse un

coeficiente razonable para representar los efectos integrados de los factores que influyen en este. En la tabla B-1, tabla B-2 del anexo B, se dan algunos

coeficientes escogidos para diferentes tipos de superficies, el coeficiente de escurrimiento C puede ser calculado con la siguiente expresin:

Cuando el rea de drenaje (Cuenca) est constituida por diferentes tipos de

cubierta y superficies, el coeficiente de escurrimiento puede obtenerse en funcin de las caractersticas de cada porcin del rea como un promedio ponderado

Dnde: A1 = rea parcial i que tiene cierto tipo de superficie C1 = Coeficiente

de escurrimiento correspondiente al rea A1 Para determinar la intensidad, el mtodo racional supone que la escorrenta alcanza su pico en el tiempo de concentracin (tc), por lo tanto se utiliza como duracin de la tormenta el

tiempo de concentracin.

2. MATERIALES Y METODOS MATERIALES

Microsoft Excel METODOS

Mtodo del nmero de la curva

Para la tormenta como un todo, la altura de precipitacin efectiva o

escorrenta directa Pe es siempre menor o igual a la profundidad

de precipitacin P; de manera similar, despus de que la

escorrenta se inicia, la profundidad adicional del agua retenida en

la cuenca Fa es menor o igual a alguna retencin potencial

mxima S; como se aprecia en la Figura 7.2. Existe una cierta

cantidad de precipitacin Ia (Abstraccin inicial antes del

encharcamiento) para la cual no ocurrir escorrenta, luego de eso,

la escorrenta potencial es la diferencia entre P e Ia, la ecuacin 7.7

es la ecuacin bsica para el clculo de la profundidad de exceso

de precipitacin o escorrenta directa de una tormenta utilizando el

mtodo SCS.

(

)

Dnde:

-Pe = Precipitacin Efectiva (cm).

-P = Precipitacin Total (cm).

-CN = Nmero de la curva.

Mtodo del nmero de escurrimiento. El sSoil Conservacin Servicie, desarrollo un procedimiento para obtener la precipitacin efectiva que produce escorrenta superficial directa. Este mtodo

es muy empleado para determinar tormentas de diseo, cuando se estudian caudales mximos.

Este mtodo la capacidad de infiltracin del suelo depende de varios factores Uso del suelo Tratamiento superficial a que ha sido sometido el suelo

Condicin hidrolgica del suelo: pobre, si los suelos estn erosionando; buena si los suelos estn protegidos con cobertura vegetal Grupo hidrolgico del suelo

A: muy permeable B: permeable

C: muy impermeable D: Muy impermeable Cuadro 7.1. Condiciones antecedentes de humedad bsicas empleadas en el

mtodo SCS.

Los nmeros de curva se aplican para condiciones antecedentes de humedad

normales, y se establecen las siguientes relaciones para las otras dos

condiciones:

AMC I para suelos secos, (ll55 cm)

Condicin I: Suelo seco; No aplicable a crecida de proyecto; Caudales chicos. Los suelos en la cuenca estn secos, pero no hasta el punto de

marchitamiento, cuando se aran o se cultivan bien. Esta condicin no se considera aplicable al clculo para determinar la avenida de proyecto porque resulta caudales chicos.

Condicin II: Suelo medio; Asociado a crecidas anuales o promedios. Los suelos en la cuenca, se encuentran en estado de humedad normal.

Condicin III: Suelo hmedo; Crecidas mximas; Caudales grandes. Los suelos en la cuenca se encuentran en estado muy hmedo, esto se presenta cuando ha llovido mucho o poco y han ocurrido bajas temperaturas durante

los cinco das anteriores a la tormenta, y el suelo est casi saturado. Los nmeros de curva han sido tabulados por el Servicio de Conservacin de Suelos en base al tipo y uso de suelo. En funcin del tipo de suelo se definen

cuatro grupos: Grupo A: Arena profunda, suelos profundos depositados por el viento y limos

agregados. Grupo B: Suelos poco profundos depositados por el viento y marga arenosa. Grupo C: Margas arcillosas, margas arenosas poco profundas, suelos con bajo

contenido orgnico y suelos con altos contenidos de arcilla. Grupo D: Suelos que se expanden significativamente cuando se mojan, arcillas altamente plsticas y ciertos suelos salinos. Los valores de CN para varios tipos

de usos de suelos se dan en la tabla B-4, B-5 y B-6 del anexo B. Para una cuenca hecha de varios tipos y usos de suelos se puede calcular un CN

compuesto mediante el promedio ponderado. Clasificacin del suelo

3. RESULTADOS

Para obtener los resultados se realiza lo siguiente: 1. : Se desea determinar la precipitacin efectiva en una cuenca cubierta con pastos de corte en

buena condicin (70%) y rea urbana recientemente conformada (30%). el suelo es arcilloso en su totalidad y se han observado estratos rocosos a poca profundidad. La precipitacin el 14 de enero fue de 28 mm. Datos P=2,8 Tipo de suelo: D

CN1: 94 CN1: 78

A1: 30% A1: 70%

Para obtener la precipitacin efectiva es necesario determinar el nmero de la curva

Precipitacin efectiva

(

)

(

)

PROBLEMA #2: Realice un anlisis que efecto tiene el cambio de cobertura de suelo en

el coeficiente de escorrenta. Impngase condiciones particulares de suelo,

almacenamiento, y relieve que deben permanecer constantes durante su anlisis.

Relieve: Llano pendientes inferiores al 5%

Permeabilidad del suelo: Muy impermeable roca.

Vegetacin: Mucha hasta el 90% de la superficie

Vegetacin 2: Ninguna

Capacidad de almacenamiento de agua: Poca

K1=10

K2=20

K3=5 K3=20

K4=15

K=K1+K2+K3+K4+K5

K=50 K2=65

C = 0.5 C=0,59

4. CONCLUCIONES

El valor del CN en un lugar con 70%de vegetacin y 30% de urbanizacin es de 82,8.

5. BIBLIOGRAFIA

APUNTES DE CLASES Ing. Fernando Oate PhD (Sept-2012,Loja)