Movimiento e infiltración del agua en el suelo
El agua se mueve a través del suelo por infiltración en la superficie y por flujo saturado y no saturado dentro del perfil, redistribuyendo la humedad, recargando las capas más profundas y abasteciendo las raíces.
Definition
El movimiento del agua en el suelo es el flujo de agua a través de la red de poros del suelo impulsado por gradientes de potencial hidráulico; la infiltración es la entrada de agua a través de la superficie del suelo, la primera etapa de ese movimiento.
Scope
Este tema abarca la infiltración de agua en el suelo, el flujo saturado descrito por la ley de Darcy, el flujo no saturado descrito por la ecuación de Richards y la redistribución del agua después de la humectación. Explica cómo el agua entra y viaja a través de la red de poros del suelo y cómo ese flujo divide la lluvia entre infiltración y escorrentía.
Core questions
- ¿Qué controla la velocidad con la que el agua se infiltra en el suelo?
- ¿Cómo describe la ley de Darcy el flujo saturado en el suelo?
- ¿Cómo extiende la ecuación de Richards la ley de Darcy al flujo no saturado?
- ¿Cómo se redistribuye el agua dentro del perfil después de la lluvia o el riego?
Key concepts
- Tasa y capacidad de infiltración
- Conductividad hidráulica saturada y no saturada
- Ley de Darcy
- Ecuación de Richards
- Frente de humectación y redistribución
- Flujo preferencial
Key theories
- Ley de Darcy en el suelo
- Para el suelo saturado, el flujo es proporcional al gradiente hidráulico y a la conductividad hidráulica saturada, la misma ley constitutiva que rige el flujo de agua subterránea.
- Ecuación de Richards para flujo no saturado
- Richards combinó la ley de Darcy con la conservación de la masa para el suelo parcialmente saturado, donde la conductividad hidráulica disminuye abruptamente a medida que disminuye el contenido de agua, produciendo la ecuación que rige la infiltración y la redistribución.
- Dinámica de la infiltración
- La tasa de infiltración es alta inicialmente y disminuye hacia la conductividad saturada a medida que el suelo se humedece y el gradiente mátrico se debilita, un comportamiento capturado por los modelos de infiltración y central para la partición de la lluvia en infiltración y escorrentía.
Mechanisms
Cuando el agua llega a la superficie del suelo, es arrastrada por la gravedad y por el pronunciado gradiente mátrico en el frente de humectación, por lo que la tasa de infiltración comienza alta y disminuye hacia la conductividad hidráulica saturada a medida que el perfil se humedece. Dentro del suelo no saturado, la conductividad depende en gran medida del contenido de agua porque solo los poros llenos conducen, por lo que el flujo disminuye bruscamente a medida que el suelo se seca. Las grietas estructurales y los macroporos pueden crear un flujo preferencial que evita la matriz del suelo.
Clinical relevance
La infiltración y el flujo de agua en el suelo determinan cuánta lluvia entra en el suelo en comparación con la escorrentía que causa erosión e inundaciones, qué tan profundamente penetra el agua de riego y qué tan eficientemente el agua llega a las raíces de las plantas; su manejo es fundamental para el riego, el drenaje y la conservación del suelo.
History
La ley de Darcy de 1856 para el flujo saturado fue extendida al suelo no saturado por Buckingham y se le dio su forma moderna de ecuaciones diferenciales parciales por Richards en 1931. La teoría de la infiltración del siglo XX y la solución numérica de la ecuación de Richards hicieron posible la predicción cuantitativa del flujo de agua en el suelo.
Key figures
- Lorenzo A. Richards
- Daniel Hillel
- Henry Darcy
Related topics
Seminal works
- richards1931
- hillel1998
Frequently asked questions
- ¿Por qué el agua escurre en algunos suelos en lugar de infiltrarse?
- Cuando la lluvia llega más rápido de lo que el suelo puede absorberla, o cuando la superficie está compactada, encostrada o ya saturada, se excede la capacidad de infiltración y el exceso de agua escurre, lo que es un factor importante de erosión e inundaciones.
- ¿Por qué el agua se mueve tan lentamente a través del suelo seco?
- En el suelo no saturado, solo los poros llenos de agua conducen el flujo, por lo que a medida que el suelo se seca, las vías conductoras se encogen y la conductividad hidráulica disminuye en órdenes de magnitud, lo que hace que el movimiento a través del suelo seco sea muy lento.