18/08/2014 AGUA DEL SUELO. Dra. Susana Hang. 1. Introducción. 1.1 Ciclo del AGUA (repaso) 1.2 Propiedades del AGUA

Transcripción

1 AGUA DEL SUELO 1 1. Introducción 1.1 Ciclo del AGUA (repaso) 1.2 Propiedades del AGUA 2 1

2 1. Introducción El ciclo del AGUA 4 2

3 1.2 Propiedades del AGUA 5 TENSIÓN SUPERFICIAL Y CAPILARIDAD 6 3

4 7 8 4

5 Retención de Agua Fenómenos involucrados: Adsorción» s/ iones y sup. coloidales Agua Pelicular Capilaridad» en poros (< 6-10 m) Agua Capilar 9 Retención de Agua Fenómenos involucrados: Adsorción 10 5

6 Retención de Agua Fenómenos involucrados: Capilaridad Consecuencia de Tensión Superficial 11 Retención de Agua Fenómenos involucrados: Capilaridad 2T cos h r g T = tensión superficial θ = ángulo de contacto ρ = densidad del líquido g = aceleración gravedad r = radio del tubo 0,15 h( cm) r ( cm) 12 6

7 2. Contenido de agua del suelo y Relaciones energéticas 2.1 Contenido Hídrico Espacio poroso del Suelo Seco Saturado No Saturado Aire Agua Aire + Agua Contenido de agua del suelo Relaciones energéticas 2.1 Contenido Hídrico Formas de Expresión Gravimétrico W Volumétrico, θ Relación entre ambas expresiones Expresión como Lámina 14 7

8 2. Contenido de agua del suelo y Relaciones energéticas 2.1 Contenido Hídrico Formas de medición Diferencia de peso seco y húmedo Sonda de neutrones Contenido de agua del suelo y Relaciones energéticas 2.2 Caracterización Energética- Potencial agua Potencial total de agua del suelo, Ψt Potencial mátrico, Ψm Potencial osmótico o de solutos, Ψs Potencial gravitacional, Ψg 16 8

9 2. Contenido de agua del suelo y Relaciones energéticas 2.2 Caracterización Energética- Potencial agua Unidades de expresión Potencial= kgf/cm Succión= pascal, hectopascal, bar, atm Carga= cm Contenido de agua del suelo y Relaciones energéticas 2.2 Caracterización Energética- Potencial agua Formas de medición Tensiómetro Psicrómetro 18 9

10 Contenido - Unidades m w m w s g w g s W m w % 100 m s g w 100g s V V w s m 3 w m y ambas se vinculan mediante la Dap.: 3 s V V w s cm 3 w cm 3 s 3 W% Dap (g / cm ) Dw (g / cm ) w Dap 19 Contenido - Unidades V Lam S w,pr m pr ó mm pr 500 m m

11 Contenido Valores Característicos Saturación AFU Capacidad de Campo ( 30 kpa, 0,3 bar) AU Humedad Equivalente (100 kpa, 1 bar) Capacidad a la Marchitez Permanente. (1500 kpa, 15 bar) 21 Potencial - Unidades Potencial: Indica el estado físico-químico del agua o sea, su estado energético. Es una medida de Energía Libre: x unidad de masa x unidad de volumen x unidad de peso 22 11

12 Potencial - Unidades t m o g Ep/masa: J/kg; erg/g (Potencial) t m o g Ep/vol: bar; kpa; atm (Succión) H h z Ep/peso: cm (Carga) 23 Potencial - Unidades Equivalencias entre unidades de expresión del estado energético del agua del suelo. Estado hídrico del suelo Cerca sat CC CMP Unidad Ep/masa: Joule kg -1-0, Ep/vol.: kpa -0, bar -1x ,3-15 Ep/peso: cm

13 Relación CONTENIDO-RETENCION Curva Característica de Humedad Relación funcional entre CONTENIDO y RETENCIÓN 25 Curva Característica de Humedad (CCH) W (%) Profundidad: 0-15 cm cm cm Función Potencial (-bar) Haplustol éntico, Franco Limoso, Perfil A, AC, C k. (INTA Manfredi) 26 13

14 CCH Efecto textura y estructura Fr-Arc Fr-Are Fr-Are (Compactado) 27 CCH Efecto textura y estructura 28 14

15 2. Contenido de agua del suelo y Relaciones energéticas 2.3 Constantes o Coeficientes Hídricos Capacidad de Campo (CC) Humedad Equivalente Capacidad a la Marchitez Permanente (CMP) Coeficiente o Humedad Higroscópica (CH) Capacidad de Agua (CA) 29 Relación entre el agua disponible y la textura del suelo 30 15

16 Clasificación funcional de los poros Diámetro de partícula primaria Diámetro de poro succión función >1000 >100 <0.003 Aireación, drenaje rápido ,01-0,003 Conducción aireación ,2-25 1, Almacenamiento agua útil <2 <0,2 >1,5 Agua no disponible 31 Dinámica del agua del suelo 32 16

17 Movimiento de Agua Ley de Darcy A dv dh A dt dz dv dh K A dt dz dh dz Como la conducción es normal al área A: dv dh K dt A dz dv q dt A densidad de flujo o velocidad lineal de flujo o, simplemente, flujo dh cuando 1, dz q K 33 Conductividad Hidráulica (K) Función de: Porosidad total. Distribución de tamaños de poros. Geometría de los poros. Expansión/contracción de arcillas. Viscosidad solución de suelo

18 K (h) q h 0 h 150 h 550 h 950 cm cm cm h 2 h 1 h 2 - h 1 h dh/dx h 0 h 150 cm h 550 cm h 950 cm 35 Función K (h) 36 18

19 Ecuaciones Generales de Flujo De las expresiones para las variaciones en E p entre dos posiciones del perfil, surgen la ecuaciones generales: Flujo horizontal: q K q K h h d dx dh dx Flujo vertical: q K q K h h d dz dh dz 37 Infiltración Infiltración en suelos homogéneos Infiltración en suelos estratificados Entrada de agua al suelo a través de la interfase atmósfera-suelo 38 19

20 Infiltración Depende de: Humedad inicial Distribución de tamaños de poros Estabilidad estructural Capacidad de almacenaje del suelo 39 Infiltración i K h dh dz Por encima de la zona de avance: zona de transmisión, allí dh 0 En esa zona: i = -K h 40 20

21 Redistribución EN SUELOS HOMOGENEOS EN SUELOS ESTRATIFICADOS 41 Redistribución i K h i K h dh dz 42 21

22 BIBLIOGRAFIA Bachmeier, Buffa, Hang, Rollan. Cap. 10. Temas de Edafologia. Ed. SIMA. Conti (Coord.). Principios de Edafología. Cap. 5. Ed. FAUBA. Conti y Giuffré (ed). Edafología, bases y aplicaciones ambientales argentinas. Cap Ed. FAUBA. Porta, López-Acevedo, Roquero. Edafología para la agricultura y el medio ambiente. Ed. Mundi-Prensa 43 22