RIEGO POR ESCURRIMIENTO SUPERFICIAL
Jos A. Morbito
INDICE
Definicin y modelos que la representan
Kostiakov (1932)
SCS-USDA
Kostiakov-Lewis
Familias de infiltracin en riego por superficie
Determinacin de la ecuacin de infiltracin
Infiltracin bsica: Ib
Familias de Infiltracin
Infiltracin segn Kostiakov-Lewis (ejemplo)
Medicin de la infiltracin
Determinacin puntual a campo de la velocidadde infiltracin
Mtodo del infiltrmetro de anillo (simple o doble). Lmina variable o lmina constante.
Mtodo del surco bloqueado
Mtodo de la taza o palangana
RIEGO POR ESCURRIMIENTO SUPERFICIAL
Jos A. Morbito
0
50
100
150
200
250
300
350
400
450
500
0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200
t (min)
I (m
m/h
)
0
1
2
3
4
5
6
7
8
I (m
m/m
in)
0
20
40
60
80
100
120
140
160
180
0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200
t (min)
Icu
m(m
m)
Icum
Infiltracin instantnea (I): velocidad de penetracin del agua en suelo insaturado, desde la superficie del suelo.
Infiltracin acumulada (Icum)
I = f (t) ; pero que funcin? Hay varios modelos.
-Green-Ampt (1911) -Kostiakov (1932)
-Horton (1939) -Philip (1957)
-SCS USDA -Kostiakov - Lewis
RIEGO POR ESCURRIMIENTO SUPERFICIAL
Jos A. Morbito
1B0 ; **1
*I
0b1- ; *
1cum
Bbb
b
tAtb
ata
taI
El coeficiente b (B) depende de:
-Tipo de suelo (textura y estructura)
-incrementa con el tiempo: el gradiente de la fuerza matriz disminuye con el tiempo mientras que el gradiente de la fuera gravitatoria permanece constante. Se puede asumir constante para 25mm125mm
Infiltracin segn Kostiakov (1932)
Infiltracin segn SCS-USDA
C''*I
c' '*
'cum
'
B
b
tA
taI
Coeficiente B (tag ) en funcin del tiempo
1
10
100
1000
1 10 100 1000
t (min)
Icu
m (
mm
)
700
800
min9312525
7min32
.cum
.cum
)*t(.m)mm):Icum(mImm(Kostiakov
)*t(.(mm)USDA: ISCS
125
25
7
1
1
1
RIEGO POR ESCURRIMIENTO SUPERFICIAL
Jos A. Morbito
Familias de infiltracin en riego por superficie: criterio usado para disear F Textura
(mm/h) ("/h) A' B' C' A B a k fo
0,01 Muy arc. 0,200 0,00440 0,000011
0,05 arc. 0,258 0,00426 0,000022
ML 2,5 0,10 arc. 0,62 0,660 7 1,22 0,580 0,317 0,00383 0,000035
0,15 arc. Lig. 0,357 0,00360 0,000046
0,20 Fco arc 0,388 0,00346 0,000057
0,25 Fco arc 0,415 0,00337 0,000068
L 7,5 0,30 Fco arc 0,93 0,720 7 1,76 0,630 0,437 0,00330 0,000078
0,35 Limoso 0,457 0,00326 0,000088
0,40 Limoso 0,474 0,00323 0,000098
0,45 Fco Lim 0,490 0,00321 0,000107
Mod.L 12,5 0,50 Fco Lim 1,20 0,750 7 2,20 0,660 0,504 0,00320 0,000117
0,60 Fco Lim 0,529 0,00320 0,000136
0,70 Fco Lim 0,550 0,00321 0,000155
0,80 Fco Are 0,568 0,00322 0,000174
0,90 Fco Are 0,584 0,00324 0,000193
Mod. 25 1,00 Fco Are 1,79 0,785 7 3,10 0,690 0,598 0,00326 0,000212
Mod. R 37,5 1,50 Arenoso 2,28 0,800 7 3,90 0,700 0,642 0,00340 0,000280
R 50 2,00 Arenoso 2,75 0,808 7 4,50 0,710 0,672 0,00355 0,000325
MR 75 3,00 Arenoso 3,65 0,816 7 5,80 0,715
Ex.R 100 4,00 Arenoso 4,45 0,827 7 7,00 0,720 0,750 0,00421 0,000390
SCS-USDA Kostiakov-LewisKostiakovCdigo (Ib)
0
0.5
1
1.5
2
2.5
3
0 0.5 1 1.5 2 2.5
t (horas)
0
20
40
60
80
100
120
140
160
180
El coeficiente a (A) depende de:
-Contenido de humedad inicial del suelo
-Las unidades usadas en la ecuacini
%20i
%12i
%0i
I (mm/hora)I (mm/min)
RIEGO POR ESCURRIMIENTO SUPERFICIAL
Jos A. Morbito
Tiempo (min)Lmina (mm) LN Tiempo LN Lmina Lmina (mm)
Acumulado Acumulada Acumulado Acumulada Estimada
1 4 0.0 1.4 2.5
5 7 1.6 1.9 5.6
10 10 2.3 2.3 8.0
23 12 3.1 2.5 12.3
30 14 3.4 2.6 14.0
40 15 3.7 2.7 16.3
60 17 4.1 2.8 20.0
93 20 4.5 3.0 25.0
120 24 4.8 3.2 28.5
170 29 5.1 3.4 34.0
205 38 5.3 3.6 37.5
1 2 0.0 0.7 2.5
5 4 1.6 1.4 5.6
10 6 2.3 1.8 8.0
20 10 3.0 2.3 11.4
31 14 3.4 2.6 14.3
40 15 3.7 2.7 16.3
60 22 4.1 3.1 20.0
96 30 4.6 3.4 25.4
126 35 4.8 3.6 29.2
178 44 5.2 3.8 34.9
190 48 5.2 3.9 36.0
DETERMINACIN DE LA ECUACIN DE INFILTRACIN
bb)*(-600*60*aIb
1-Bby B*Aa
bBcum a*t; IA*tI
49.0
51.0
*26.1
49.0151.0
26.151.0*47.2
47.2
tI
b
a
*tI cum
hmmIb /70.4
))49.0(*(-600*60*26.1Ib -0.49
Icum = 2.47t0.51
, R2 = 0.94
1
10
100
1 10 100 1000
Tiempo (minutos)
Icu
m (
mm
)
A=2.47
x
y
51.0x
yB
RIEGO POR ESCURRIMIENTO SUPERFICIAL
Jos A. Morbito
Tiempo (min)Lmina (mm) LN Tiempo LN Lmina Lmina (min)
Acumulado Acumulada Acumulado Acumulada Estimada
0 0
1 23 0.0 3.1 19.6
5 30 1.6 3.4 30.1
10 36 2.3 3.6 36.3
21 43 3.0 3.8 44.2
30 48 3.4 3.9 48.7
60 62 4.1 4.1 58.6
98 76 4.6 4.3 66.9
127 90 4.8 4.5 71.7
180 100 5.2 4.6 78.7
265 115 5.6 4.7 87.3
1 20 0.0 3.0 19.6
5 28 1.6 3.3 30.1
11 35 2.4 3.6 37.2
27 44 3.3 3.8 47.3
48 48 3.9 3.9 55.2
84 54 4.4 4.0 64.2
110 58 4.7 4.1 69.0
160 63 5.1 4.1 76.2
245 72 5.5 4.3 85.5
En el caso de riego intermitente (por pulsos) la zona saturada
es menos profunda
En el caso de riego continuo (arroz) y para el caso de canales y
reservorios continuamente llenos la zona saturada se expande
a velocidad constante
RIEGO POR ESCURRIMIENTO SUPERFICIAL
Jos A. Morbito
INFILTRACIN vs TIEMPOIcum = 19.6 * t
0.27
R2 = 0.91
0
50
100
150
0 100 200 300
Tiempo (minutos)
Dis
tan
cia
(m
)
INFILTRACIN vs TIEMPOIcum = 19.6 * t
0.27
R2 = 0.91
1
10
100
1000
1 10 100 1000
Tiempo (minutos)
Dis
tan
cia
(m
)
a= A*B*60 = 19,6 * 0,27 = 5.292
b= B-1= 0,27 1 = - 0,73
Ib (mm/h)= a*60*(-600*b)b = 3.7 mm/h
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Jos A. Morbito
La I de una parcela difiere de un punto a otro de acuerdo a laspropiedades fsicas del suelo y en el (labranza, riego, etc.),afectando los agregados,compactaciny sellado del suelo,por ello esprctico agruparlos en Familias de de acuerdo al tiemporequerido para infiltrar la lmina comn de riego.
Los suelosagrietables tienen inicialmente alta infiltracin (llenado delas grietas). Posteriormenteeslenta. Clasificacin =
F
(mm/h) ("/h) 25 (mm) 50 (mm) 75 (mm) 100 (mm)
Baja < 12.5 < 0.50 > 40 min > 2 h > 3 h 40 min> 5 h 30 min
Media 12.5 - 37.5 0.5 - 1.5
Alta > 37.5 > 1.5 < 13 min < 40 min < 70 min < 100min
Cdigo (Ib) Tiempo de infiltracin para varias lminas
Curvas de familia de infiltracin
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Jos A. Morbito
Ejemplo de Clculo de K-L a partir de infiltrmetro de doble anillo. Setrata de ensayoslargos (ms de 10 a 20 horas o hasta alcanzar igualesvaloresde lminas infiltradas para intervalos de tiempo constantes)
Infiltracin segn Kostiakov-Lewis
tIbtAfo*tk*tIZ Bacum **
Tiempo (min) Lectura Icum
Acumulado (mm) (mm)
0 187 0.0
1 183 4.0
2 182 5.0
4 181 6.0
6 180 7.0
10 179 8.0
20 177 10.0
30 176 11.0
60 173 14.0
120 169 18.0
180 166 21.0
240 163 24.0
360 158 29.0
480 153 34.0
600 149 38.0
960 137 50.0
1140 131 56.0
1320 126 61.0
1480 122 65.0
Tiempo (min) Lectura Icum DELTA Icum DELTA t Ib Ib
Acumulado (mm) (mm) (mm) (min) (mm/min) (m/min)
960 137 50.0
1140 131 56.0 6 180 0.03333 0.000033
1320 126 61.0 5 180 0.02778 0.000028
1480 122 65.0 4 160 0.02500 0.000025
Ib = 0,000025 m3/min
Tiempo (min) Lectura Icum Icum - Ib * t
Acumulado (mm) (mm) (mm)
0 187 0.0 0.000
1 183 4.0 3.975
2 182 5.0 4.950
4 181 6.0 5.900
6 180 7.0 6.850
10 179 8.0 7.750
20 177 10.0 9.500
A = 3.975 (Icum en t = 1)
291.0)
120log(
)975.3
5.9log(B
ttI cum *000025.0*003975.0291.0
RIEGO POR ESCURRIMIENTO SUPERFICIAL
Jos A. Morbito
Medicin de la infiltracin
Objetivos
-Encontrar la relacin tiempo (t) versus infiltracin acumulada(Icum) y velocidad de Infiltracin (I)
-Clasificar el suelo de acuerdo a la familia de infiltracin
Aplicacin en riego por superficie
-Diseo de parcelas de riego
-Evaluacin y mejoramiento del riego parcelario
Consideraciones:
-El ensayo de infiltracin siempre deber ir acompaado por un estudio del perfil del suelo (condiciones de la superficie, textura, estructura y humedad presente)
-Crear una situacin muy parecida a lasde riego en el futuro
Mojado completo=infiltracin unidimensional
Icum = Icum medido
Mojado parcial= infiltracin bidimensional
P: permetro mojado; w: espaciamiento entre surcos
-Suelos agrietables: cuando poseen grietas profundas es conveniente clasificarlos en la familia de infiltracin correspondiente directamente sin realizar ensayos
w
PmedidoII cumcum
*
RIEGO POR ESCURRIMIENTO SUPERFICIAL
Jos A. Morbito
Determinacin puntual a campo de la velocidad de infiltracin
- Se obtiene una indicacin de la velocidad de infiltracin
- Se deber elegir un sitio representativo
- En cada sitio se debern realizar al menos 3 ensayos
- Ventaja del mtodo: requiere poco volumen de agua
1. Mtodo del infiltrmetro de anillo (simple o doble)
.Cilindros con dimetro > 25 cm y altura de 35 cm
. Los cilindros pueden tener dimetros diferentes para facilitar el transporte
.Para evitar prdidas laterales de agua se aconseja otro anillo externo de 37,5 a 50 cm de dimetro y una altura de 25 cm. Este anillo deber tener el nivel de agua ms bajo que el central y no se mide.
. El ensayo puede realizarse siguiendo el principio de:
- lmina variable: se entierra el anillo como mnimo 15 cm tratando de no disturbar demasiado el suelo, se coloca una regla en el anillo central para medir la variacin de la altura del agua, se agrega un volumen conocido de agua que genere una altura de 15 cm aproximadamente en el cilindro central y se mide la lmina de agua infiltrada a intervalos crecientes de tiempo (comenzando por 1 minuto)
- lmina constante: se agrega unvolumen de agua al anillo central a fin de lograr una altura de 6 cm, dicho nivel de agua se mantiene constante con una botella de Mariotte (volumen mayor a 15 L). Los cambios de nivel de agua en la botella se registran en funcin del tiempo.
30cm
35cm
15cm
Botella de
Mariotte
Soporte
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Jos A. Morbito