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1
Republica Bolivariana de Venezuela
Instituto Universitario Politécnico
“Santiago Mariño”
Sistema de Aprendizaje Interactivo a Distancia (SAIA)
Extensión Puerto Ordaz
Facultad de Ingeniería Civil
Cátedra: Hidrología
Profesora: Bachiller:
Ing. Enid Moreno V-20.887.162 Dellán Rosaydimir
Puerto Ordaz, Junio del 2014
20/06/2014
La infiltración es el proceso que ocurre cuando el agua que alcanza el suelo,
penetra a través de sus poros y pasa a ser subterránea. la infiltración depende
de muchos factores; un suelo desagregado y permeable tendrá una capacidad
de infiltración mayor que un suelo arcilloso y compacto La proporción de agua
que se infiltra y la que circula en superficie escorrentía depende de la
permeabilidad del sustrato, en términos generales el valor de la infiltración no
es constante, sino que, en los primeros momentos de las precipitaciones suele
ser más alto, y disminuye con rapidez hasta alcanzar un valor constante más
bajo que el inicial. Se mide en pulgadas por hora o milímetros por hora.
2
Infiltración
20/06/2014
En la infiltración actúan tres subprocesos:
3
Subprocesos de infiltración.
La entrada de agua al suelo.
La retención de agua.
El movimiento del agua a través del
suelo.
20/06/2014
Es un dispositivo que permite medir la capacidad de infiltración de los suelos.
Se utiliza para mediciones puntuales, y con ellos, la capacidad de infiltración
se determina en forma directa en pequeñas áreas cerradas, aplicando
artificialmente agua al suelo. El más común consiste en un cilindro de 15 cm de
largo y fijo, aproximadamente de 20 cm; se pone en él una determinada
cantidad de agua y se observa el tiempo que tarda en infiltrarse. A este
aparato se le atribuyen algunos defectos: el agua se infiltra por el círculo que
constituye el fondo, pero como alrededor de él no se está infiltrando agua, las
zonas del suelo a los lados del aparato participan también en la infiltración,
por lo tanto, da medidas superiores a la
realidad.
4
Infiltrometro
20/06/2014
Es un diagrama de barras que representa las variaciones de la altura
de precipitación (p.e. en mm) o de su intensidad (mm/h) en intervalos de tiempo
previamente seleccionados a través del tiempo de la tormenta.
Para obtener el hietograma: Se traza una horizontal, en el hietograma, por tanteos, de
modo que la porción del hietograma situada por encima de esta horizontal represente
la lámina de escorrentía directa o La ordenada de esta horizontal es el índice Ø buscado
sobre la obtención de curvas IDF, éstas combinan el trinomio Intensidades de
precipitación, Duración de la misma y la Frecuencia o probabilidad de recurrencia del
episodio tormentoso. Así, como resultado final se obtiene una curva para cada periodo
de retorno en la que se relacionan datos de Intensidades de precipitación con
Duraciones de lluvia, su fórmula es la siguiente (L = longitud de cauce en km, J =
desnivel del cauce en m/m):
5
Hietograma
20/06/2014
Una vez determinada la duración de la tormenta (cómo el tiempo de
concentración de la cuenca), obtener hietogramas a partir de curvas IDF es
cosa fácil, sólo hay que seguir estos pasos:
6
1. Divide el tiempo de duración en intervalos de tiempo Δt
2. Selecciona el periodo de retorno del cual obtener el
hietograma
3. Obtén de su curva IDF los valores de intensidad de
precipitación para cada intervalo Δt, 2Δt, 3Δt,… hasta la
duración total de la precipitación
4. Calcular la profundidad o volumen de precipitación caída
en cada intervalo, multiplicando la intensidad por la duración
del intervalo (en horas)
5. Resta los valores sucesivos de profundidad de
precipitación (en mm) calculados antes
6. Reordena los resultados de manera que el mayor valor esté
en medio de la serie, y se vayan alternando en orden
descendente alternativamente a lado y lado de ese máximo
20/06/2014
7
Hietograma Precipitación
20/06/2014
El hidrograma es un gráfico que muestra la variación en el tiempo de alguna
información hidrológica tal como: nivel de agua, caudal, carga de sedimentos, entre
otros. para un rio, arroyo, rambia o Canal, si bien típicamente representa el caudal
frente al tiempo; esto es equivalente a decir que es el gráfico de la descarga (L3/T) de un
flujo en función del tiempo. Éstos pueden ser hidrogramas de tormenta e hidrogramas
anuales, los que a su vez se dividen en perennes y en intermitentes.
En algunos casos es necesario determinar el volumen total del escurrimiento
superficial generado por una lluvia en un tiempo determinado. Sin embargo es más
frecuente el caso en que se requiere conocer el caudal máximo instantáneo de una
determinada avenida. Otras veces se requiere un conocimiento completo del
hidrograma, es decir la variación en el tiempo del caudal en una determinada sección
en la cual se pretende construir una obra hidráulica o proteger un bien existente.
Los métodos que se utilizan para estos cálculos son:
8
Hidrograma
El racional
Hidrograma unitario;
Modelos matemáticos de cuencas hidrográficas
20/06/2014
Es utilizado para calcular el escurrimiento en grandes áreas, La intensidad media de la
lluvia, por encima de la cual el volumen de la escorrentía superficial es igual al volumen
de la lluvia neta.
Para obtener el índice infiltración: El índice Ø se procede por tanteos suponiendo valores
de el y deduciendo la lluvia en exceso del hietograma de la tormenta. Cuando esta lluvia
en exceso sea igual a la registrada por el hidrograma, se conocerá el valor de Ø.
Está basado en la hipótesis de que para una tormenta con determinadas condiciones
iniciales la cantidad de recarga en la cuenca permanece constante a través de toda la
duración de la tormenta. Así, si se conoce el hietograma y el hidrograma de la tormenta,
el índice de la infiltración media, ø, es la intensidad de lluvia sobre la cual, el volumen de
lluvia es igual al del escurrimiento directo observado o lluvia en exceso.
9
Índice de infiltración
20/06/2014
Es la velocidad máxima con que el agua penetra en el suelo, la capacidad de
infiltración depende de muchos factores. Como suelo degradado y permeable
tendrá una capacidad de infiltración mayor que un suelo arcilloso y compacto.
Para obtener la curva de capacidad de infiltración
Si se tiene una serie de tormentas sucesivas en una cuenca pequeña y se
dispone del hietograma e hidrograma correspondientes, es posible obtener la
curva de la capacidad de infiltración aplicando el criterio de horner y lloys
10
Curva de Capacidad de
Infiltración
20/06/2014
Modelo de Horton en 1940 deduce su formula considerando que el cambio en la
capacidad de infiltración df/dt, con signo negativo pues f decrece, puede ser
considerado proporcional a la diferencia entre la infiltración actual f y la
capacidad de infiltración final fc. Introduciendo un factor positivo de
proporcionalidad k, la ecuación diferencial que se obtiene es la siguiente:
- 𝑑𝑓 =k( 𝑓 − 𝑓𝑐 ) 𝑑𝑡
𝑓= 𝑓𝑐 +(𝑓𝑜− 𝑓𝑐 )
Donde:
f= Capacidad de infiltración en el tiempo, en mm/h
fc= Capacidad de infiltración en el tiempo, en mm/h
fc= Capacidad de infiltración final, en mm/hr. Según Horton este valor constante
se alcanza después de un periodo de 1 a 3 horas
fo= Capacidad de infiltración inicial cuando t = 0, en mm /hr. e = Base de los
logaritmos naturales k =Constante positiva, cuyas unidades son 1/minuto.
t=Tiempo transcurrido desde el comienzo, en minutos
11
MODELO DE HORTON
20/06/2014
Referencias Bibliográficas
12
http://www.cricyt.edu.ar/multequina/indice/pdf/033_12.pdf
http://tarwi.lamolina.edu.pe/~echavarri/clase_viii_infiltracio
n_def.pdf
http://es.wikipedia.org/wiki/Hietograma
http://hidrologia.usal.es/practicas/Hietog_diseno_fundamen
to.pdf
http://www.hidrojing.com/como-obtener-hietogramas-a-
partir-de-curvas-idf-para-hec-hms-y-swmm/
20/06/2014

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Infiltracion en el ciclo hidrologico rosaydimir dellán

  • 1. 1 Republica Bolivariana de Venezuela Instituto Universitario Politécnico “Santiago Mariño” Sistema de Aprendizaje Interactivo a Distancia (SAIA) Extensión Puerto Ordaz Facultad de Ingeniería Civil Cátedra: Hidrología Profesora: Bachiller: Ing. Enid Moreno V-20.887.162 Dellán Rosaydimir Puerto Ordaz, Junio del 2014 20/06/2014
  • 2. La infiltración es el proceso que ocurre cuando el agua que alcanza el suelo, penetra a través de sus poros y pasa a ser subterránea. la infiltración depende de muchos factores; un suelo desagregado y permeable tendrá una capacidad de infiltración mayor que un suelo arcilloso y compacto La proporción de agua que se infiltra y la que circula en superficie escorrentía depende de la permeabilidad del sustrato, en términos generales el valor de la infiltración no es constante, sino que, en los primeros momentos de las precipitaciones suele ser más alto, y disminuye con rapidez hasta alcanzar un valor constante más bajo que el inicial. Se mide en pulgadas por hora o milímetros por hora. 2 Infiltración 20/06/2014
  • 3. En la infiltración actúan tres subprocesos: 3 Subprocesos de infiltración. La entrada de agua al suelo. La retención de agua. El movimiento del agua a través del suelo. 20/06/2014
  • 4. Es un dispositivo que permite medir la capacidad de infiltración de los suelos. Se utiliza para mediciones puntuales, y con ellos, la capacidad de infiltración se determina en forma directa en pequeñas áreas cerradas, aplicando artificialmente agua al suelo. El más común consiste en un cilindro de 15 cm de largo y fijo, aproximadamente de 20 cm; se pone en él una determinada cantidad de agua y se observa el tiempo que tarda en infiltrarse. A este aparato se le atribuyen algunos defectos: el agua se infiltra por el círculo que constituye el fondo, pero como alrededor de él no se está infiltrando agua, las zonas del suelo a los lados del aparato participan también en la infiltración, por lo tanto, da medidas superiores a la realidad. 4 Infiltrometro 20/06/2014
  • 5. Es un diagrama de barras que representa las variaciones de la altura de precipitación (p.e. en mm) o de su intensidad (mm/h) en intervalos de tiempo previamente seleccionados a través del tiempo de la tormenta. Para obtener el hietograma: Se traza una horizontal, en el hietograma, por tanteos, de modo que la porción del hietograma situada por encima de esta horizontal represente la lámina de escorrentía directa o La ordenada de esta horizontal es el índice Ø buscado sobre la obtención de curvas IDF, éstas combinan el trinomio Intensidades de precipitación, Duración de la misma y la Frecuencia o probabilidad de recurrencia del episodio tormentoso. Así, como resultado final se obtiene una curva para cada periodo de retorno en la que se relacionan datos de Intensidades de precipitación con Duraciones de lluvia, su fórmula es la siguiente (L = longitud de cauce en km, J = desnivel del cauce en m/m): 5 Hietograma 20/06/2014
  • 6. Una vez determinada la duración de la tormenta (cómo el tiempo de concentración de la cuenca), obtener hietogramas a partir de curvas IDF es cosa fácil, sólo hay que seguir estos pasos: 6 1. Divide el tiempo de duración en intervalos de tiempo Δt 2. Selecciona el periodo de retorno del cual obtener el hietograma 3. Obtén de su curva IDF los valores de intensidad de precipitación para cada intervalo Δt, 2Δt, 3Δt,… hasta la duración total de la precipitación 4. Calcular la profundidad o volumen de precipitación caída en cada intervalo, multiplicando la intensidad por la duración del intervalo (en horas) 5. Resta los valores sucesivos de profundidad de precipitación (en mm) calculados antes 6. Reordena los resultados de manera que el mayor valor esté en medio de la serie, y se vayan alternando en orden descendente alternativamente a lado y lado de ese máximo 20/06/2014
  • 8. El hidrograma es un gráfico que muestra la variación en el tiempo de alguna información hidrológica tal como: nivel de agua, caudal, carga de sedimentos, entre otros. para un rio, arroyo, rambia o Canal, si bien típicamente representa el caudal frente al tiempo; esto es equivalente a decir que es el gráfico de la descarga (L3/T) de un flujo en función del tiempo. Éstos pueden ser hidrogramas de tormenta e hidrogramas anuales, los que a su vez se dividen en perennes y en intermitentes. En algunos casos es necesario determinar el volumen total del escurrimiento superficial generado por una lluvia en un tiempo determinado. Sin embargo es más frecuente el caso en que se requiere conocer el caudal máximo instantáneo de una determinada avenida. Otras veces se requiere un conocimiento completo del hidrograma, es decir la variación en el tiempo del caudal en una determinada sección en la cual se pretende construir una obra hidráulica o proteger un bien existente. Los métodos que se utilizan para estos cálculos son: 8 Hidrograma El racional Hidrograma unitario; Modelos matemáticos de cuencas hidrográficas 20/06/2014
  • 9. Es utilizado para calcular el escurrimiento en grandes áreas, La intensidad media de la lluvia, por encima de la cual el volumen de la escorrentía superficial es igual al volumen de la lluvia neta. Para obtener el índice infiltración: El índice Ø se procede por tanteos suponiendo valores de el y deduciendo la lluvia en exceso del hietograma de la tormenta. Cuando esta lluvia en exceso sea igual a la registrada por el hidrograma, se conocerá el valor de Ø. Está basado en la hipótesis de que para una tormenta con determinadas condiciones iniciales la cantidad de recarga en la cuenca permanece constante a través de toda la duración de la tormenta. Así, si se conoce el hietograma y el hidrograma de la tormenta, el índice de la infiltración media, ø, es la intensidad de lluvia sobre la cual, el volumen de lluvia es igual al del escurrimiento directo observado o lluvia en exceso. 9 Índice de infiltración 20/06/2014
  • 10. Es la velocidad máxima con que el agua penetra en el suelo, la capacidad de infiltración depende de muchos factores. Como suelo degradado y permeable tendrá una capacidad de infiltración mayor que un suelo arcilloso y compacto. Para obtener la curva de capacidad de infiltración Si se tiene una serie de tormentas sucesivas en una cuenca pequeña y se dispone del hietograma e hidrograma correspondientes, es posible obtener la curva de la capacidad de infiltración aplicando el criterio de horner y lloys 10 Curva de Capacidad de Infiltración 20/06/2014
  • 11. Modelo de Horton en 1940 deduce su formula considerando que el cambio en la capacidad de infiltración df/dt, con signo negativo pues f decrece, puede ser considerado proporcional a la diferencia entre la infiltración actual f y la capacidad de infiltración final fc. Introduciendo un factor positivo de proporcionalidad k, la ecuación diferencial que se obtiene es la siguiente: - 𝑑𝑓 =k( 𝑓 − 𝑓𝑐 ) 𝑑𝑡 𝑓= 𝑓𝑐 +(𝑓𝑜− 𝑓𝑐 ) Donde: f= Capacidad de infiltración en el tiempo, en mm/h fc= Capacidad de infiltración en el tiempo, en mm/h fc= Capacidad de infiltración final, en mm/hr. Según Horton este valor constante se alcanza después de un periodo de 1 a 3 horas fo= Capacidad de infiltración inicial cuando t = 0, en mm /hr. e = Base de los logaritmos naturales k =Constante positiva, cuyas unidades son 1/minuto. t=Tiempo transcurrido desde el comienzo, en minutos 11 MODELO DE HORTON 20/06/2014