S.09. INFILTRACION.pdfsaaaaaaaaaaasaaaaa

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1. INFILTRACIÓN
Ph.D. JARA REMIGIO, Flor Ángela. HIDROLOGIA
INFILTRACIÓN
Φ

2. INFILTRACIÓN
Ph.D. JARA REMIGIO, Flor Ángela. HIDROLOGIA
Lainfiltra
ciónes el
proceso
por el cual
el agua en
la
superficie
de la
tierra
entra en el
suelo, ya
sea de
riego o de
la PP.
La tasa de
infiltración
, es una
medida de
la tasa a la
cual el
suelo es
capaz de
absorber
la
precipitaci
óno la
irrigación.
Se mide en
pulgadas
por hora o
milímetros
por hora.
Las
disminucio
nes de
tasa hacen
que el
suelo se
sature.
Si la tasa
de
precipitaci
ón excede
la tasa de
infiltración
, se
producirá
escorrentí
a.
Está
relacionad
a con la
conductivi
dad
hidráulica
saturada
del suelo
cercano a
la
superficie.
La tasa de
infiltración
puede
medirse
usando un
infiltrómet
ro.
I. Introducción

3. INFILTRACIÓN
Ph.D. JARA REMIGIO, Flor Ángela. HIDROLOGIA
I. Introducción
Factores que afectan la infiltración:

4. INFILTRACIÓN
Ph.D. JARA REMIGIO, Flor Ángela. HIDROLOGIA
II. Cálculo de la infiltración
Métodos Empíricos:
Donde:
Ce: coeficiente de escurrimiento
Ved: volumen de escurr. Directo
Vll: volumen de lluvia
Pe: precipitación efectiva
PP: precipitación total
Método de los números de
escurrimiento SCS
Ved: Pe*A
Vll: PP*A
N varía de 1 a 100
N = 1, indica que toda la lluvia se infiltra
N = 100, indica que toda la lluvia se escurre

5. INFILTRACIÓN
Ph.D. JARA REMIGIO, Flor Ángela. HIDROLOGIA
II. Cálculo de la infiltración
Métodos Empíricos:
Donde:
Pe: precipitación efectiva (cm)
P: precipitación total (cm)
N: # de escurrimiento.
Método de los números de
escurrimiento SCS

6. INFILTRACIÓN
Ph.D. JARA REMIGIO, Flor Ángela. HIDROLOGIA
II. Cálculo de la infiltración
Métodos Empíricos:
Método de los números de
escurrimiento SCS

7. INFILTRACIÓN
Ph.D. JARA REMIGIO, Flor Ángela. HIDROLOGIA
II. Cálculo de la infiltración
Métodos Empíricos:
Método de los números de
escurrimiento SCS

8. INFILTRACIÓN
Ph.D. JARA REMIGIO, Flor Ángela. HIDROLOGIA
II. Cálculo de la infiltración
Métodos Empíricos:
Método de los números de
escurrimiento SCS

9. INFILTRACIÓN
Ph.D. JARA REMIGIO, Flor Ángela. HIDROLOGIA
II. Cálculo de la infiltración
1. Se tiene una cuenca, que
está constituido por arenas
muy finas y con alto
contenido de arcillas,S<1%
formado por:
-40% de bosques naturales
normales
-30% con pastizales
naturales
-30% caminos con superficie
dura
Determinar el coeficiente de
escurrimiento si se s.qla
altura de PP: 48mm,
teniendo en cuenta que
durante 5 días anteriores
hubo una PP acumulada de
67mm
Sol:P.1: Determinar el tipo de suelo:

10. INFILTRACIÓN
Ph.D. JARA REMIGIO, Flor Ángela. HIDROLOGIA
II. Cálculo de la infiltración
1. Se tiene una cuenca, que
está constituido por arenas
muy finas y con alto
contenido de arcillas,S<1%
formado por:
-40% de bosques naturales
normales
-30% con pastizales
naturales
-30% caminos con superficie
dura
Determinar el coeficiente de
escurrimiento si se s.qla
altura de PP: 48mm,
teniendo en cuenta que
durante 5 días anteriores
hubo una PP acumulada de
67mm
Sol:P.1: Determinar el tipo de suelo:

11. INFILTRACIÓN
Ph.D. JARA REMIGIO, Flor Ángela. HIDROLOGIA
II. Cálculo de la infiltración
1. Se tiene una cuenca, que
está constituido por arenas
muy finas y con alto
contenido de arcillas,S<1%
formado por:
-40% de bosques naturales
normales
-30% con pastizales
naturales
-30% caminos con superficie
dura
Determinar el coeficiente de
escurrimiento si se s.qla
altura de PP: 48mm,
teniendo en cuenta que
durante 5 días anteriores
hubo una PP acumulada de
67mm
Sol:P.2: Determinar N:
-40% de bosques naturales normales: 70
-30% con pastizales naturales : 74
-30% caminos con superficie dura : 90
N:
N: 0.4*70 + 0.3*74 + 0.3*90
N:77.2
Como la PP acumulada en los últimos
5 días es 67mm = 6.7cm ˃ 5cm,
entonces hacer corrección con B

12. INFILTRACIÓN
Ph.D. JARA REMIGIO, Flor Ángela. HIDROLOGIA
II. Cálculo de la infiltración
1. Se tiene una cuenca, que
está constituido por arenas
muy finas y con alto
contenido de arcillas,S<1%
formado por:
-40% de bosques naturales
normales
-30% con pastizales
naturales
-30% caminos con superficie
dura
Determinar el coeficiente de
escurrimiento si se s.qla
altura de PP: 48mm,
teniendo en cuenta que
durante 5 días anteriores
hubo una PP acumulada de
67mm
Sol:P.3: Corrección de N:
Interpolando:
70 85
N B
X = 89.3280 91
77.2 X
70 -77.2= 85 -X
77.2 -80 X -91

13. INFILTRACIÓN
Ph.D. JARA REMIGIO, Flor Ángela. HIDROLOGIA
II. Cálculo de la infiltración
1. Se tiene una cuenca, que
está constituido por arenas
muy finas y con alto
contenido de arcillas,S<1%
formado por:
-40% de bosques naturales
normales
-30% con pastizales
naturales
-30% caminos con superficie
dura
Determinar el coeficiente de
escurrimiento si se s.qla
altura de PP: 48mm,
teniendo en cuenta que
durante 5 días anteriores
hubo una PP acumulada de
67mm
Sol:P.4: Cálculo de la Pe:
Donde:
Pe: precipitación efectiva (cm)
P: precipitación total (cm)
N: # de escurrimiento.
X = 89.32
Pe =
(4.8–508/89.32+ 5.08)^2
4.8+ 2032/89.32–20.32
= 2.431cm = 24.31mm
La PP total : 48mm
La PP que no se perdió: 24.31mm
La PP que se perdió : 23.69mm

14. INFILTRACIÓN
Ph.D. JARA REMIGIO, Flor Ángela. HIDROLOGIA
II. Cálculo de la infiltración
1. Se tiene una cuenca, que
está constituido por arenas
muy finas y con alto
contenido de arcillas,S<1%
formado por:
-40% de bosques naturales
normales
-30% con pastizales
naturales
-30% caminos con superficie
dura
Determinar el coeficiente de
escurrimiento si se s.qla
altura de PP: 48mm,
teniendo en cuenta que
durante 5 días anteriores
hubo una PP acumulada de
67mm
Sol:P.5: Coeficiente de escurrimiento:
Pe = 24.31mm
PP = 48 mm
24.31mm
48 mm
= 0.506Ce =

15. INFILTRACIÓN
Ph.D. JARA REMIGIO, Flor Ángela. HIDROLOGIA
II. Cálculo de la infiltración
1. Se tiene una cuenca, que
está constituido por arenas
muy finas y con alto
contenido de arcillas,S<1%
formado por:
-25% de bosques naturales
ralos
-25% con surcos rectos
-30% caminos con superficie
dura
20% con leguminosas
Determinar el coeficiente de
escurrimiento si se tiene la
siguiente información y
teniendo en cuenta que
durante 5 días anteriores
hubo una PP acumulada de
17mmhp
mm
6
5.35
5
4.45
4
3.07
3
2.79
2 2.20
1 0.60
0123456t(hr)
Hietograma
Resolver…

16. INFILTRACIÓN
Ph.D. JARA REMIGIO, Flor Ángela. HIDROLOGIA
II. Cálculo de la infiltración
|
Métodos Empíricos:
Criterio de la Capacidad de
Infiltración media
En una cuenca de 36km2 se midieron el hietograma y el hidrograma mostrado en la figura A y B
respectivamente, Determinar el Ce y el índice de infiltración media que se tuvo en la tormentahp
mm
6
5.35
5
4.45
4
3.07
3
2.79
2 2.20
1 0.60
0123456t(hr)
Hietograma Q
m3/s
8
7
6
5 VED
4
3
2
1
02468101214161820t(hr)
Hidrograma
Ce = Pe
PP
Precipitación efectiva
Precipitación total
Ce<1
Ce = VED
VLL
VED=Pe*A
VLL=PP*A
10hr
7m3/s
Φ

17. INFILTRACIÓN
Ph.D. JARA REMIGIO, Flor Ángela. HIDROLOGIA
II. Cálculo de la infiltración
En una cuenca de 36km2se midieron el hidrogramamostrado en la figura A y B
respectivamente, Determinar el, Cey el índice de infiltración media que se tuvo en la tormenta
P.1 Determinamos el Volumen de Escorrentía DirectaSol:VED:Es igual al área del ED.
7m3/s
10hr
VED= 7(m3/s)*10hr/2
VED= 126000m3
VED = AED*T
VED = Pe*A
P.2 Determinamos la lámina de Escorrentía Directa: hpePe =126000/36(m3/km2)
Pe =0.0035m
Pe = 3.5mm
VED = Pe*A
Pe = VED/A
VED = 1*7m3 * 10hr*3600s
2 s 1hr
VED = 126 000 m3
VED = 126 mmc
Pe = 126 000 m3
36*10^6 m2
Pe = 0.0035m
Pe = 3.5mm
VED=Pe*A

18. INFILTRACIÓN
Ph.D. JARA REMIGIO, Flor Ángela. HIDROLOGIA
II. Cálculo de la infiltración
En una cuenca de 36km2 se midieron el hidrogramamostrado en la figura A y B respectivamente,
Determinar el, Ce y el índice de infiltración media que se tuvo en la tormenta
Sol:PP =5.35 + 3.07 +2.79+4.45+2.2+0.6
PP =18.46mm
VLL=18.46*36(mm*km2)
VLL=664560m3
Ce =0.1896
Ce = VED/VLL
VLL = PP*A
P.3 Determinamos el coeficiente de Escorrentía Directohp
mm
6
5.35
5
4.45
4
3.07
3
2.79
2 2.20
1 0.60
0123456t(hr)
Hietograma
VLL = 664560 m3
VLL = 664.560 mmc
PP = 5.35 + 3.07 + 2.79 + 4.45 + 2.20 + 0.60
PP = 18.46mm
VLL = 18.46mm*36km2
VLL=PP*A
Ce = Pe
PP
Ce = VED
VLL
Ce = 3.5/18.46
Ce = 0.189

19. INFILTRACIÓN
Ph.D. JARA REMIGIO, Flor Ángela. HIDROLOGIA
II. Cálculo de la infiltración
En una cuenca de 36km2 se midieron el hidrogramamostrado en la figura A y B respectivamente,
Determinar el, Ce y el índice de infiltración media que se tuvo en la tormenta
Sol:
P.4 Cálculo del índice de infiltraciónhp
mm
6
5.35
5
4.45
4
3.07
3
2.79
2 2.20
1 0.60
0123456t(hr)
Hietograma
Φ HPe
1
HPe
2
HPe
3
HPe
4
HPe
5
HPe
6
Sum
HPe
VsHpe
mm
2 3.351.070.792.450.200 7.86=3.5
4 1.350 0 0.450 0 1.80=3.5
3 2.350.070 1.450 0 3.87=3.5
3.152.200 0 1.300 0 3.50=3.50
Φ = 3.15Φ = 3.15 mm/hr
Pe = 3.5mm

20. INFILTRACIÓN
Ph.D. JARA REMIGIO, Flor Ángela. HIDROLOGIA
II. Cálculo de la infiltración
En una cuenca de 36km2 se midieron el hidrogramamostrado en la figura A y B respectivamente,
Determinar el, Ce y el índice de infiltración media que se tuvo en la tormenta
Sol:
P.4 Cálculo del índice de infiltraciónhp
mm
6
5.35
5
4.45
4
3.07
3
2.79
2 2.20
1 0.60
0123456t(hr)
Hietograma
Φ HPe
1
HPe
2
HPe
3
HPe
4
HPe
5
HPe
6
Sum
HPe
VsHpe
mm
2 3.351.070.792.450.200 7.86=3.5
4 1.350 0 0.450 0 1.8 =3.5
3 2.350.070 1.450 0 3.87=3.5
3.152.200 0 1.300 0 3.50=3.5
Φ = 3 Φ = 3.15 mm/hr
Pe = 3.5mm

21. INFILTRACIÓN
Ph.D. JARA REMIGIO, Flor Ángela. HIDROLOGIAhp
mm
6
5.35
5
4.45
4
3.07
3
2.79
2 2.20
1 0.60
0123456t(hr)
Hietograma hp
mm
6
5.35
5
4.45
4
3.07
3
2.79
2 2.20
1 0.60
0123456t(hr)
Hietograma
Las barritas indican la PP
PP = 5.35 + 3.07 +… +0.60
PP =18.46mm
índice de infiltraciónΦ = 3.15mm/hr
Por debajo de ese valor se infiltra
Por encima de ese valor se escurre
Pe = (5.35 –3.15) + 0 + 0 +(4.45 –3.15) + 0 + 0
Pe = 3.50mm
Ce = Pe < 1
PP
PP : PRECIPITACIÒN TOTAL
Pe : PRECIPITACIÒN EFECTIVA
Pe: es la PP
que no se
perdió, es la
PP que se
convierte en
escorrentìa
Ce = 3.5/18.46
Ce = 0.189
Pe = 2.20 + 0 + 0 + 1.30
Ce = Pe*A< 1
PP*A
Ce = VED< 1
VLL

22. INFILTRACIÓN
Ph.D. JARA REMIGIO, Flor Ángela. HIDROLOGIA
S.SECO
S.SATURADO
ѲPMP
ѲCC
AGUA CAPILAR
AGUA DISPONIBLE
AGUA APROVECHABLE
Drenaje es lento
AGUA GRAVITACIONAL
Drenaje rápido
AGUA HIGROSCÓPICA
Agua no es aprovechable
por las plantas
ѲPѲP1
ѲP2
Fr
aire
agua
sólida
encharcamiento
I = PP
t

23. INFILTRACIÓN
Ph.D. JARA REMIGIO, Flor Ángela. HIDROLOGIA
III. Tiempo de encharcamiento
a) Calcular el tiempo de
encharcamiento hasta el momento
para un suelo de marga limosa con
una saturación efectiva del 30%
sujeto a intensidades de lluvia de
a)1cm/h y b)5cm/h. , teniendo en
cuenta la saturación efectiva
Se=0.3
b) La infiltración acumulada,
después de una hora de lluvia con
i= 5cm/h
c) La tasa de infiltración, después
de una hora de lluvia con
intensidad de 5cm/h
Sol:
Datos:
Tipo de suelo: Marga limosa
Porosidad efectiva: Ɵe:0.486
Potencial de succión del frente húm. ψ:16.68 cm
Conductividad hidráulica K:0.65 cm/h
Saturación efectiva Se:0.3
Ɵe:Porosidad efectiva se define como el porcentaje de los poros
que están conectados entre sí. Este parámetro se relaciona con
el agua que drena gravitacionalmente.
ψ:El potencial de succión es una fuerza que retienen el agua del
suelo, es el responsable de las fuerzas de retención del agua
dentro del suelo.
k:La conductividad hidráulica representa la mayor o menor
facilidad con la que el medio deja pasar el agua a través de él
por unidad de área transversal a la dirección del flujo.
Se:se refiere al contenido de agua del suelo cuando prácticamente
todos los espacios están llenos de agua.
En los suelos bien drenados es un estado temporal ya que el
exceso de agua drena de los poros grandes por influencia de la
gravedad para ser reemplazada por aire.

24. INFILTRACIÓN
Ph.D. JARA REMIGIO, Flor Ángela. HIDROLOGIA
Saturación efectiva Se:
Donde:
Ɵr:Humedad residual, es el contenido de humendad después de haber drenado
Ɵ:Humedad instantánea
n:Porosidad
III. Tiempo de encharcamiento
Porosidad efectiva Ɵe:
Ɵe= n -Ɵr
La variación de la humedad ∆Ɵ:
∆Ɵ= n -Ɵi= ( 1 -Se )* Ɵe
El tiempo de encharcamiento tp:
El tp, es el tiempo que pasa desde el inicio de la lluvia hasta que el agua
comienza a encharcarse en el terreno.
Donde:
K: Conductividad hidráulica (cm/h)
ψ: Potencial de succión del frente húmedo (cm)
∆Ɵ:Variación de la humedad
i:Intensidades de PP (cm/h)

25. INFILTRACIÓN
Ph.D. JARA REMIGIO, Flor Ángela. HIDROLOGIA
III. Tiempo de encharcamiento
a) Calcular el tiempo de encharcamiento hasta el
momento para un suelo de marga limosa con una
saturación efectiva del 30% sujeto a intensidades de
lluvia de a)1cm/h y b)5cm/h. , teniendo en cuenta
la saturación efectiva Se=0.3
Sol:
Datos:
Tipo de suelo: Marga limosa
Porosidad efectiva: Ɵe:0.486
Potencial de succión del frente húm. ψ:16.68 cm
Conductividad hidráulica K:0.65 cm/h
Saturación efectiva Se:0.3
El tiempo de encharcamiento tp:
K:Conductividad hidráulica (cm/h)
ψ:Potencial de succión del frente húmedo (cm)
∆Ɵ:Variación de la humedad
i:Intensidades de PP (cm/h)La variación de la humedad ∆Ɵ:
∆Ɵ =( 1 -0.3) *0.49
∆Ɵ =0.3402
∆Ɵ = ( 1 - Se )* Ɵe Intens. PP de i: 1cm/h
tp = 0.65*16.68* 0.3402
1( 1- 0.65)
tp =10.538h
tp = 10h32min17s Intens. PP de i: 5cm/h
tp = 0.65*16.68* 0.3402
5( 5- 0.65)
tp = 0.170h
tp = 0h10min12s

26. INFILTRACIÓN
Ph.D. JARA REMIGIO, Flor Ángela. HIDROLOGIA
III. Tiempo de encharcamiento
b) La infiltración acumulada,
después de una hora de lluvia
con i= 5cm/h
Sol:Fp:La infiltración acumulada en el tiempo de encharcamiento
Para t ˃ tp
Donde:
F:La infiltración acumulada en el tiempo de encharcamiento
Fp = i*tp i = 5cm/h
Fp = 5* 0.170
Fp = 0.8479cm
t tp
1h ˃ 0.170h
Fp = i*tp
Si tp=1.17
t tp
Entonces la
infiltración
acumulada será:
5.85cm
Fp= i*tp
Fp= 5*1.17
Fp= 5.85cm
Suponer:
1h < 1.17h,
entonces no requiere
corrección

27. INFILTRACIÓN
Ph.D. JARA REMIGIO, Flor Ángela. HIDROLOGIA
III. Tiempo de encharcamiento
b) La infiltración acumulada,
después de una hora de lluvia
con i= 5cm/h
Sol:Entonces realizamos la corrección:
F - 0.8479= 0.65( 1 -0.170) +16.68*0.3*ln (16.68*0.34+ F)
16.68*0.34+0.8479
F=3.0145cm
Datos:
Tipo de suelo: Marga limosa
Porosidad efectiva: Ɵe:0.486
Potencial de succión del frente húm. ψ:16.68 cm
Conductividad hidráulica K:0.65 cm/h
Saturación efectiva Se:0.3La variación de la humedad ∆Ɵ:
∆Ɵ =( 1 -0.3) *0.49
∆Ɵ =0.3402
∆Ɵ = ( 1 - Se )* Ɵe La variación de la humedad ∆Ɵ:
∆Ɵ =( 1 -0.3) *0.49
∆Ɵ =0.3402
∆Ɵ = ( 1 - Se )* Ɵe i = 5cm/h
Fp = 5* 0.170
Fp = 0.8479cm
t tp
1h ˃ 0.170h
Fp = i*tp Intens. PP de i: 5cm/h
tp = 0.65*16.68* 0.3402
5( 5- 0.65)
tp = 0.170h
tp = 0h10min12s
Entonces la infiltración acumulada será:3.0145cm

28. INFILTRACIÓN
Ph.D. JARA REMIGIO, Flor Ángela. HIDROLOGIA
III. Tiempo de encharcamiento
c) La tasa de infiltración,
después de una hora de lluvia
con intensidad de 5cm/h
Sol:La tasa de infiltración f(t):
f(t) =0.65* (16.68* 0.3402+ 1)
3.0145
f(t) =1.874cm/h
f(t) =18.736mm/h
Datos:
Tipo de suelo: Marga limosa
Porosidad efectiva: Ɵe:0.486
Potencial de succión del frente húm. ψ:16.68 cm
Conductividad hidráulica K:0.65 cm/h
Saturación efectiva Se:0.3La variación de la humedad ∆Ɵ:
∆Ɵ =( 1 -0.3) *0.49
∆Ɵ =0.3402
∆Ɵ = ( 1 - Se )* Ɵe La variación de la humedad ∆Ɵ:
∆Ɵ =( 1 -0.3) *0.49
∆Ɵ =0.3402
∆Ɵ = ( 1 - Se )* Ɵe Entonces realizamos la corrección:
F - 0.8479= 0.65( 1 -0.170) +16.68*0.3*ln (16.68*0.34+ F)
16.68*0.34+0.8479
F=3.0145cm Fp:La infiltración acumulada en el tiempo de encharcamiento
Para t ˃ tp
Donde:
F:La infiltración acumulada en el tiempo de encharcamiento
Fp = i*tp
Latasade infiltración es
conocido como la
velocidad
deinfiltración,es la
velocidad con la que el
agua penetra en el suelo
a través de su superficie.
Normalmente la
expresamos en mm/h

29. INFILTRACIÓN
Ph.D. JARA REMIGIO, Flor Ángela. HIDROLOGIA