7/21/2019 Hidrología agrícola
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Hidrología agrícola
La hidrología agrícola es el estudio de los componentes del balance hídrico en los suelos y en el manejo de agua especialmente en el riego y el drenaje
subterráneo.1
Componentes del balance de agua[editar ]
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Componentes del balance hídrico en el suelo
Los componentes del balance de agua se dejan agrupar conforme a las zonas en una seccin !ertical en el suelo constituyendo reser!orios con
flujo de entrada y de salida y almacenaje del agua"#
1. el reser!orio superficial $S%.
#. la zona de los raíces o zona no saturada $R % con flujo mayormente !ertical
&. el acuífero $Q% con flujo mayormente horizontal
'. la zona de transicin $T % en la cual se con!ierte el flujo horizontal y !ertical uno al otro
(l balance general se escribe como"
• flujo entrante ) flujo saliendo * cambio de almacenamiento
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se se aplica a cada uno de los reser!orios o una combinacin de ellos.
(n los balances siguientes se asuma +ue la tabla de agua se encuentra en la zona de transicin. Cuando no, se deben hace ajustes.
La escorrentía superficial en el m-todo del /mero de Cur!a
Balance superficial[editar ]
Los componentes de entrada en el reser!orio superficial son"
1. 0ai agua entrando !erticalmente como la precipitacin $la llu!ia incluyendo la nie!e
%, y la irrigacin por aspersin
#. 2su agua entrando horizontalmente, +ue puede ser por inundacin y3o irrigacin superficial
Los componentes de salida del reser!orio superficial son"
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1. (!a e!aporacin actual de agua abierta
#. 4su escurrimiento superficial natural o drenaje superficial artificial
&. 2nf infiltracin del agua a tra!-s de la superficie del suelo hacia la zona de los raíces
(l balance hídrico superficial se e5prima como"
• 0ai * 2su ) (!a * 2nf * 4su * 6s
donde 6s es el cambio de almacenamiento en la superficie del suelo.
Ejemplo de un balance superficial
Se da un ejemplo de la escorrentía a superficial con el método del Número de Curva.3 La ecuación que se emplea es:
• Osu !"ai #$s%& ' !(p # $s ) "m%.
donde "m es la retención m*+ima del *rea en la cual se aplica el método.
Normalmente se tiene que $s ,.& "m - el valor de "m depende de las características del suelo. l método del Número de Curva provee cuadros para
determinar esta relación.
l método rinde volúmenes acumulados de escorrentía. (ara o/tener la intensidad o velocidad de la escorrentía !es decir volúmen por unidad de tiempo% 0a- que
dividir la duración acumulada en varias elementos del tiempo !por ejemplo 0oras%.
Balance de la zona de raíces[editar ]
Los componentes de entrada en en la zona de raíces son"
1. 2nf infiltracin del agua a tra!-s de la superficie del suelo hacia la zona de los raíces
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#. Cap ascenso capilar de la zona de transicin hacia la zona de raíces
Los componentes de salida de la zona de raíces son"
1. (ra e!apotranspiracin actual desde la zona de los raíces, sea directamente o por la !egetacin
#. 7er percolacin de la zona radicular hacia la zona de transicin
(l balance hídrico de la zona de raíces se e5prima como"
• 2nf * Cap ) (ra * 7er * 6r
donde 6r es el cambio de almacenamiento en la zona radicular.
Balance en la zona de transición[editar ]
Los componentes de entrada en la zona de transicin son"
1. 7er percolacin de la zona radicular hacia la zona de transicin
#. Lca infiltracin de aguas del río, de canales o otros conductores de agua
&. 8g9 flujo !ertical ascendente desde el acuífero hacia la zona de transicin
Los componentes de salida de la zona de transicin son"
1. Cap ascenso capilar de la zona de transicin hacia la zona de raíces
#. :tr drenaje subterráneo artificial horizontal
&. :g9 drenaje natural !ertical descendente desde la zona de transicin hacia el acuífero
(l balance hídrico de la zona de transición se e5prima como"
• 7er * Lca * 8g9 ) Cap * :tr * :g9 * 6t
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donde 6t es el cambio de almacenamiento en la zona de transicin +ue se nota como un cambio del ni!el de la tabla de agua.
Balance de agua del acuífero[editar ]
Los componentes de entrada en el acuífero son"
1. :g9 drenaje natural !ertical descendente desde la zona de transicin hacia el acuífero
#. 2a+ flujo de agua subterránea horizontal entrando en el acuífero
&. 8g9 flujo !ertical ascendente desde el acuífero hacia la zona de transicin
'. 4a+ flujo de agua subterránea horizontal saliendo del acuífero
;. 6el drenaje subterráneo artificial !ertical por pozos colocados en el acuífero
(l balance hídrico del acuífero se e5prima como"
• :g9 * 2a+ ) 8g9 * 6el * 4a+ * 6+
donde 6t es el cambio de almacenamiento en el acuífero +ue se nota como un cambio de la presin hidráulica del acuífero
<alances específicos[editar ]
Balances combinados[editar ]
<alance de agua de dos zonas adyacentes se dejan combinar. (n el balance combinado los componentes de entrada y salida de la una zona
la otra disaparecen.
(n balances de tiempo largo $un mes, una estacin, un a=o%, a menudo los componentes de almacenamiento son pe+ue=os y despreciables.
(liminando se obtiene el estado estacionario o elbalance en equilibrio.
La combinacin del reser!orio superficial $S% y la zona radicular $R % rinde el balance de agua del suelo superior "
• 0ai * 2su * Cap ) (!a * (ra * 4su * 7er
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donde el factor de cone5in Inf ha desaparecido.
La combinacin del reser!orio radicular $R % y la zona de transicin $T % rinde el balance de agua del subsuelo"
•
2nf * Lca * 8g9 ) (ra * :tr * :g9
donde los factores de enlace Per y Cap han desaparecido.
La combinacin la zona de transicin $T % y la zona del acuífero $Q% rinde el balance geohidrológico"
• 7er * Lca * 2a+ ) Cap * :tr * 6el * 4a+
donde los factores de enlace Ugw y gw han desaparecido.
Combinando los tres balances superiores $de las zonas S, R y T % produce el balance de agua agronómico"
• 0ai * 2su * Lca * 8g9 ) (!a * (ra * 4su * :tr * :g9
donde los componentes de conneccin Inf , Per y Cap han desaparecido.
La combinacin de todos los reser!orios en estado estacionario rinde el balance de agua total"
• 0ai * 2su * Lca * 2a+ ) (!a * (ra * 4su * :tr * 6el * 4a+
donde los factores de enlace Inf , Per , Cap, Ugw and gw se eliminaron.
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:iagrama de la reutilizacin de agua subterránea para el riego utilizando pozos bomdeados.
Ejemplo de un balance total
Se da un ejemplo del reutili1ación de a2ua su/terr*nea para el rie2o utili1ando po1os /omdeados.
l rie2o total - la infiltración es:
• nf rr ) $el4 donde Irr el rie2o superfial del sistema de canales4 - Wel el rie2o por po1os
La eficiencia del rie2o a nivel de campo ! Ff 5 6% es:
• 7f ra ' nf4 donde Era la evapotranspiración del cultivo !uso consunptivo%.
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l valor de Era es menor de Inf 4 0a- un e+ceso de rie2o que se percola 0*cia el su/suelo ! Per %:
•
(er rr ) $el # ra4 o sea:
• (er !6 8 7f% !rr ) $el%.
La percolación Per se /om/ea de nuevo por los po1os para re2ar !Wel %4 entonces:
• $el (er4 o sea:
• $el !6 8 7f% !rr ) $el%4 - por esto:
• $el ' rr !6 8 7f% ' 7f
Con la previa ecuación se puede preparar el si2uiente cuadro:
7f ,.&, ,.&9 ,.33 ,.9, ,.9
$ell ' rr ; 3 & 6 ,.33
Se ve que con /ajas eficiencias de rie2o la cantidad de a2ua /om/eada de los po1os !$el% es varias veces m*s 2rande que el a2ua de rie2o traído por el
sistema de los canales !rr%. sto se de/e al 0ec0o que una 2ota de a2ua tiene que ser recirculado en premedio varias veces antes de ser consumido por las
plantas.
Tabla de agua afuera de la zona de transición[editar ]
Cuando la napa freática se encuentra por encima de la superficie del suelo, los balances conteniendo los factores Inf , Per , Cap no son
aplicables por+ue estos factores no e5isten.
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Cuando el freático se ubica dentro de la zona de los raíces, los balances usando los componentes de enlace Per y Cap no son
apropiados por+ue ellos no son presentes.
Cuando la capa freática está por debajo de la zona de transicin, solo el balance hídrico del acuífero es aplicable.
Número de zonas disminuido[editar ]
(n las condiciones naturales del terreno puede ser +ue no haya ninguno acuífero, zona de transicin o zona radicular. Los balances de
agua se pueden adaptar a estas condiciones.
Valores netos y de exceso[editar ]
Los componentes !erticales a lo largo de los límites entre dos zonas con flechas en la misma direccin $es dicir ambos ascendentes o
ambos descendentes% se dejan combinar en !alores netos.
7or ejemplo" pc ) 7er > Cap $percolacin neta%, cp ) Cap > 7er $ascenso capilar neto%. ?lujos horizontales en el mismo sentido se
pueden unir como !alores de e"ceso.
7or ejemplo" (gio ) 2a+ > 4a+ $e5ceso de flujo subterráneo entrando sobre flujo subterráneo saliendo%, (goi ) 4a+ > 2a+ $e5ceso de flujosubterráneo saliendo sobre flujo subterráneo entrando%.
Componentes del balance de agua en el modelo Salt#od
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Balances de sales[editar ]
$rtículo principal " suelo salino
<alances agrícolas de agua se usan tambi-n para balances de sales en el suelo y en el control de la salinidad del suelo en áreasregadas.
@demás los balances de agua y sales se emplean en modelos agrohidrosalinodrenaje como Salt%od ,' +ue re+uiere concimiento
de los flujos horizontales en el acuífero, y Sah&s%od ,; +ue incluye un modelo poligonal de flujo en el acuífero.
0e+uisitos de riego y drenaje[editar ]
(l requisito de riego $2rr% se calcula del balance hídrico del suelo superior , el balance hídrico agronó#ico y3o del balance de agua
total dependiente de la disponibilidad de datos de los factores +ue inter!ienen.
La descarga de drenaje determina el espaciamiento entre los drenes
Considerando el riego superficial, asumiendo +ue la e!aporacin del agua superficial es despreciable $(!a ) A%, igualando la
e!apotranspiracin real $(ra% a la e!apotranspiracin potencial $(po%, de modo +ue (ra ) (po, y tomando el flujo superficial entrando
$2su% como riego $2rr%, de manera +ue 2su ) 2rr, los balance resultan respecti!amente en"
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• 2rr ) (po * 4su * 7er > 0ai > Cap
• 2rr ) (po * 4su * :tr * :g9 > 0ai > Lca > 8g9
• 2rr ) (po * 4su * :tr * 4a+ > 0ai > Lca > 2a+
:efiniendo la eficiencia de riego como 2eff ) (po32rr +ue representa la fraccin del agua de riego consumida por el culti!o, se
desprende +ue respecti!amente"
• 2eff ) 1 > $4su * 7er > 0ai > Cap% 3 2rr
• 2eff ) 1 > $4su * :tr * :g9 > 0ai > Lca > 8g9% 3 2rr
• 2eff ) 1 > $4su * :tr * 4a+ > 0ai > Lca > 2a+% 3 2rr
@sí mismo la abstracción segura por pozos para el riego, es decir la la abstraccin +ue no da lugar a la sobree5plotacin del
acuífero, se puede determinar del balance geohidrológico y3o el balance de agua total en dependencia de la disponibilidad de datos.
:e manera semejante, el re+uisito de drenaje subterráneo se fija como la descarga de drenaje $:tr% en elbalance de agua del
subsuelo, el balance hídrico agronó#ico y3o del balance de agua total .
(l requisito del drena'e subterr(neo y el requisito del drena'e por pozos juegan un papel importante en el dise=o de sistemas de
drenaje subterráneos $referencias",B %.
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:atos climáticos promedios y el drenaje en Holanda
Ejemplo de requisitos de drenaje y riego
Se da un ejemplo de las características clim*ticas de <olanda !véase la fi2ura% - los requisitos de drenaje - rie2o que resultan de estos.
Datos climáticos
en la figura (mm)
Verano
Abr-Ago
Invierno
sept-mar
Anual
(recipitación ( 3=, 3=, &,
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vaporación ;>, =, 9;,
?lmacenamiento @$ #6&, )6&, ,
"equisito de drenaje A , 6>, 6>,
"equisito de rie2o varia/le , varia/le
La cantidad de a2ua por drenar durante el invierno normal es:
• A ( # # @$
Ae acuerdo a la fi2ura el período de drenaje es de Noviem/re a Bar1o !6&, días% - la descar2a del sistema de drenaje es A 6>, ' 6&, 649mm'día lo que
corresponde 69 m'día ' 0a.
n inviernos con m*s precipitación de lo normal4 el requisito de drenaje se aumenta en conformedad.
l requisito de rie2o depende de la profundidad de enraicimiento de los cultivos lo que determina la capacidad de uso del a2ua almacenada en el suelo
después del invierno. Deniendo un sistema radicular superficial4 los pastos necesitan rie2o en una cantidad i2ual a la mitad del a2otamiento de a2ua en el
verano. l tri2o pr*cticamente no necesita de re2arse por tener un sistema de raíces m*s profundo mientras durante el período de maduración el suelo seco
es favora/le.
Aurante los veranos con m*s precipitación de lo normal4 el requisito de rie2o se reduce conforme4 mientras en los veranos con precipitación escasa el
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requisito de rie2o se aumenta.
l an*lisis de frecuencias> de fenómenos clim*ticos tiene un papel importante en la determinación del diseEo de los sistemas de rie2o - drenaje a lar2o
pla1o.
