Transcript La circulación del agua en los suelos arenosos del litoral Atlántico J.V.

La circulación del agua en los
suelos arenosos del litoral Atlántico
J.V. Giráldez Cervera
Dpto. de Agronomía, Universidad de Córoba
IAS – CSIC
K. Vanderlinden
IFAPA, Centro Las Torres-Tomejil, Alcalá del Río
R. Ordóñez Fernández
IFAPA, Centro Alameda del Obispo, Córdoba
Índice
1. Objetivos
2. Modelos para la circulación del agua en el
suelo
3. Caracterización de la zona de estudio: El
Abalario.
4. Antecedentes del modelo
5. Características del modelo empleado
6. Resultados
7. Conclusiones
Objetivos
1. Desarrollo y exploración de un modelo simple
para la circulación del agua en el suelo
2. Reproducir observaciones de la humedad del
suelo y la profundidad de una capa freática
colgada
Relevancia de la zona no saturada
del suelo
Evapo(transpi)ración
Infiltración
Percolación
Precipitación
escorrentía
Calor latente
Energía entrante
Calor sensible
Equilibrio eco-hidrológico
Modelos para describir la circulación
del agua en la zona no saturada
• Basados en la ec. de Richards
• Requiere información detallada sobre las
características del suelo y del clima
• Baja disponibilidad de esta información:
 Observaciones meteorológicas puntuales
 Series históricas cortas e incompletas
 Variabilidad espacial de las propiedades
del suelo
Simplificaciones
Soluciones analíticas o aproximadas:
• Restricciones en cuanto a la forma de la
curvas de retención y transmisión de agua
• Condiciones de contorno irreales
• Pobre descripción de la evapotranspiración
Aplicabilidad limitada
Modelos sencillos: el suelo considerado
como un depósito inerte
1. Modelo de Thornthwaite-Mater: e=f(ep,s)
2. Modelo de Milly: e=ep
e
p
q
smax
s
Modelos basados en procesos:
infiltración, redistribución y evaporación
• Eagleson (1978), basándose en Philip (1957)
para caracterizar la infiltración y evaporación
• Milly (1986)
• López y Giráldez (1999)
• Laio y col. (2001)
Zona de estudio: El Abalario
.
Zona de estudio: El Abalario
.
Zona de estudio: El Abalario
Caracteristicas del punto de observación
p
ep
superficie del suelo
(desnudo)
arenas
zcf
capa freática colgada
material más fino
(eluviado)
zc
Afloramiento del agua:
superficial y en calicata
Medición de ks con el infiltrómetro
de Philip-Dunne (Philip, 1993)
Antecedentes del modelo
• Durante chubascos:
- Infiltración del agua de lluvia
• Bajo condiciones de flujo:
t  tie
• Bajo condiciones de concentración:
tie < t  tr
Antecedentes del modelo
• Entre chubascos:
- Evaporación (fe) del agua del suelo
- Desagüe (percolación, fp) interno del suelo
fe  f p
ds

dt
zc  s
  r
s
s  r
Antecedentes del modelo
- Desagüe (percolación, fp) interno del suelo
f p  k s
- Evaporación ( fe) del agua del suelo
 se
p


f e  e p  min 1,  s s f


 min er , f e* 



Se2
f 
2  Fe  Fp 
*
e
Kim, Stricker y Torfs, 1996

p


Simmons y Meyer, 2000
Orlandini, 1999
Características del modelo empleado
Hipótesis empleadas
1. No se genera escorrentía superficial
2. La redistribución es instantánea: hipótesis de
semejanza de los perfiles de humedad en
equilibrio: dz + d = 0 (Salvucci, 1997)
*

f

min
s
e
,
f
3. La intensidad de evaporación, e
 p e 
4. La intensidad de percolación, f p  k  s 
5. La curva de retención y de la conductividad
hidráulica siguen las ec. de Brooks y Corey
Características del modelo empleado
hipótesis de semejanza
grado de saturación, S
0
0.2
0.4
0.6
0.8
0
Perfil en equilibrio:
dz + d = 0
z-zcf, m
-0.4
-0.8
-1.2
-1.6
-2
9 jul 96
25 sep 96
15 ene 97
20 may 97
11 mar 98
14 jul 98
22 oct 98
10 feb 99
12 feb 01
19 mar 01
1
Características del modelo empleado
Modelo de Brooks y Corey
 b 
k  ks  
 
2  3

1.6
-m, m
 b 
  r
s 
s  r
 
2
1.2
0.8
0.4
0
0
0.2
0.4
0.6
s
0.8
1
Características del modelo empleado
Descenso de la humedad del suelo durante un
periodo de 45 días con ep = 6 mm día-1
0.3
s
0.25
0.2
modelo
Kim et al.
Simmons y Meyer, p=1
Simmons y Meyer, p=2
0.15
0
10
20
30
tiempo (días)
40
50
Resultados
0
b=-25 cm, =.5, zr=-200 cm
s0
s
-50
zcf, cm
-100
-150
-200
-250
0
0.2
0.4
0.6
s0, s
0.8
1
Resultados
1
1992 - 2001
S
0.8
0.6
0.4
0.2
ep, mm día-1
10
0
8
6
4
2
100
0
p, mm
80
60
40
20
0
0
365 730 1095 1460 1825 2190 2555 2920 3285
tiempo, días
profundidad de la capa freática, mm
Resultados
0
1992 - 2001
500
1000
1500
2000
0
365 730 1095 1460 1825 2190 2555 2920 3285
tiempo, días
Conclusiones
- Hipótesis de semejanza comprobada con
datos observadas
- El modelo describe aceptablemente la
variación de la humedad en el perfil y la
posición de la capa freática.
- Modelo sencillo y fácilmente generalizable a
toda la zona
Queda pendiente ...
- Desviación de los datos observados: ¿flujo en
forma de vapor?
- ¿Idoneidad de la curva de Brooks y Corey?
- ¿Papel de la vegetación?
- Análisis de sensibilidad
Gracias por su atención !
Lagunas de Moguer
Gracias por su atención !
Doñana, Marzo 2001