1er Informe - Metodo de Porchet

TEMA:

PRUEBA DE PERMEABILIDAD Y INFILTRACIÓN “MÉTODO DE PORCHET”

CURSO:

DOCENTE:

INGENIERIA DE DRENAJE

Ing. JAVIER COTOS VERA

INTEGRANTES: APOLINARIO ANTÚNEZ PATRICIA ALVA SANTOS ROSMEL FLORES SALAZAR MIRIAM SÁNCHEZ HUANEY BRINER

I.

INTRODUCCION

La infiltración es un elemento importante del ciclo hidrológico interviniente en muchos problemas de evaluación, planificación y diseños de ingeniería, por ello en el presente informe determinaremos la infiltración básica (mm) y la velocidad de infiltración (mm/s), ubicándonos en los suelos de la Ciudad Universitaria – Santiago Antúnez de Mayolo, valiéndonos del método de Porchet; para realizar esta práctica es necesario tener en cuenta el nivel freático ya que este método se aplica en ausencia del nivel freático.

Los Alumnos.

II.

OBJETIVO



Determinar la lámina y velocidad de infiltración por el método de Porchet (método del pozo de nivel variable).

III.

MARCO TEORICO

III.1.

FACTORES QUE AFECTAN A LA INFILTRACIÓN

a) Características del fluido y del origen del agua.

El agua contiene cierta cantidad de sedimentos finos, arcillas, coloides, etc. El efecto de estos materiales en suspensión en el fluido es el de obstruir los poros del suelo disminuyendo apreciablemente la infiltración a través de la superficie. El fluido que se infiltra a menudo contiene sales, estas sales pueden afectar la viscosidad del fluido o formar complejos con los coloides del suelo que afectan la estructura del mismo. De igual manera la temperatura afecta la viscosidad del fluido con su consiguiente influencia en la velocidad de circulación del agua a través de los poros del suelo. En cuanto a las precipitaciones, cuanto mayor es su intensidad, más rápidamente se produce la saturación del suelo, incrementándose los excesos superficiales. El impacto de las gotas de lluvia también afecta a la infiltración al destruir la estructura superficial del suelo. b) Características del medio permeable En el suelo es de fundamental importancia la distribución y tamaño de los poros, es decir la proporción de los diferentes tamaños presentes, así como su estabilidad relativa durante las tormentas, riegos u otras aplicaciones del agua. Los suelos con contenido apreciable de arcillas y materiales coloidales se expanden cuando se mojan. Las grietas tienden a cerrarse lo mismo que los poros grandes. De esta forma se produce una disminución de la penetración del agua, mucho más rápida que en las arenas. En éstas los poros son relativamente estables, puesto que las partículas de arena no se desintegran con facilidad ni se hinchan cuando se humedecen. El impacto de las gotas de lluvia rompe la estructura superficial del suelo, y las partículas más pequeñas que se desprenden van obturando progresivamente los poros ya existentes. A consecuencia de este proceso se suele compactar la superficie del suelo, formándose una

capa o costra superficial reduciéndose la infiltración en gran medida. La vegetación interviene con un rol muy importante en los procesos de ingreso de agua al suelo, protegiendo las superficie del impacto del agua y manteniendo con sus raíces la estructura suelta y porosa del suelo. De igual forma la presencia de materia orgánica y una actividad biológica constante mantienen el suelo suelto y esponjoso, dando lugar a una gran capacidad de entrada de agua al suelo; favoreciendo de esta forma la infiltración. Es de fundamental importancia el tipo de manejo de los terrenos agrícolas. Esta demostrado que el pisoteo del ganado, la circulación de tractores y otro tipo de maquinaria agrícola, producen una progresiva compactación de los terrenos, el que aumenta en función del grado de humedad de los suelos, causando una disminución en la capacidad de infiltración de los mismos. III.2.

DESCRIPCIÓN DEL PROCESO DE INFILTRACIÓN

La infiltración es el proceso mediante el cual el agua penetra desde la superficie del terreno hacia el suelo. Para lograr un sistema de infiltración eficiente es necesario que el subsuelo esté compuesto por material permeable (arenas, gravas, roca fracturada) con una zona vadosa sin capas o estratos impermeables que limiten la infiltración y que permitan la suficiente permeabilidad horizontal de manera de permitir el flujo lateral. Adicionalmente la napa o superficie libre del agua subterránea debe estar lo suficientemente profunda de manera de no interferir con el proceso de infiltración (MINVU, 1996). III.3. a)

DESCRIPCION DEL METODO DE CAMPO Método del Pozo de Nivel Variable o Método de Porchet

Este método, conocido en la literatura francesa como método de Porchet (Kessler y Oosterbaan,

1977), consiste en un agujero cilíndrico,

excavado en tierra, de radio y

profundidad constante, en el cual se mide el descenso del nivel del agua dentro del pozo a través del tiempo (Figura III-3).

Una vez alcanzada infiltración

será

casi

la saturación constante.

del terreno adyacente Bajo

estas

condiciones,

al pozo, la velocidad suponiendo

de

conductividad

hidráulica constante y aplicando la ley de Darcy, la infiltración total (Q) será igual a:

Si se considera que el flujo que ingresa al suelo por el fondo y las paredes escurre con gradiente hidráulico unitario, la expresión queda reducida a:

Como el agua se infiltra tanto por las paredes como por el fondo del pozo, el área total de infiltración en un instante cualquiera ti

es:

Donde A(ti ) es la superficie sobre la cual se infiltra el agua en el suelo en el tiempo t1 2 [L ], a es el radio del pozo [L] y H (t ) es el nivel del agua en el pozo en el tiempo t [L] y el caudal se expresa entonces por

Por otro lado, si durante el intervalo de tiempo dt el nivel de agua desciende

una

Altura dH , la cantidad de agua infiltrada en el suelo es igual a:

que integrando entre los límites H 1 y H 2 , igualando con la ecuación (19) y despejando K fs se obtiene:

Donde H 1 y H 2 son las alturas de agua medidos en los instantes t1 y t2 respectivamente.

IV.- MATERIALES Y METODOS MATERIALES Barreta Lampa Wincha Balde Equipo de medida acoplados (wincha – con un corcho como flotador y la tabla como base)

METODO Ubicamos el lugar de estudio. Limpiamos y excavamos el pozo de observación ( ∅=20 cm , h=40 cm ¿ . Colocamos el equipo de medida, afirmando su base para mejores resultados. Echamos agua hasta una altura en la que se pueda medir. Comenzamos a medir en tiempos de 1´,2´,4´,10´,20´,30´,60´.120´.

V.- ANILISIS DE DATOS Y RESULTADOS a) DATOS N de

tiempo

lectura 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

tiempo 0 1" 1¨ 2¨ 5¨ 10¨ 15¨ 30¨ 1h 2h

(min) 0 0.16666667 1 2 5 10 15 30 60 120

a) RASULTADOS N de

tiempo

tiempo

tiempo

Altura de

Altura de

Altura I

i

lectur

acum

a

(min) 1

0

2

agua

(min) 0

infiltracion acumulada inf

acumulado (cm/min)

0

59.1

59.1

0

0

0

1"

0.16666667 0.16666667

59.15

118.25

0.05

0.05

354.90

3

1¨

1 1.16666667

59.15

177.4

0

0.05

59.15

4

2¨

2 3.16666667

59.3

236.7

0.15

0.2

29.65

5

5¨

5 8.16666667

59.5

296.2

0.2

0.4

11.90

6

10¨

10 18.1666667

59.7

355.9

0.2

0.6

5.97

7

15¨

15 33.1666667

60

415.9

0.3

0.9

4.00

8

30¨

30 63.1666667

60

475.9

0

0.9

2.00

9

1h

60 123.166667

60.4

536.3

0.4

1.3

1.01

10

2h

120 243.166667

61.1

597.4

0.7

2

0.51

X=Log( T)

Y= Log(I)

XY

X2

Y2

0 0 0.30 0.78 1 1.18 1.48 1.78 2.08 8.59

0.18 0.54 0.74 0.93 0.93 1.10 1.29 5.71

0.05 0.42 0.74 1.09 1.37 1.95 2.68 8.32

0.09 0.61 1.00 1.38 2.18 3.16 4.32 12.75

0.03 0.30 0.55 0.86 0.86 1.20 1.66 5.47

Regresion Lineal m=

0.631

INFILTRACIO VELOCIDAD INFILTRACI DE N INFILTRACIO ON ACUMULADA N

4.46 4.60 4.70 4.78 4.88 4.98 5.09

4.46 9.06 13.76 18.54 23.42 28.41 33.50

1.12 0.91 0.69 0.53 0.36 0.23 0.14

a0 =

0.032

Y = a0 + m*(x) Por ser exponencial antilog(y) = antilog (0.631) +0.032*antilog (x) y = 4.27 + 0.032X I = 4.27 + 0.032t Log (I ) = Log (4.27) + 0.032*log(t) I = 4.27*T (0.032) T(min)Ac um

INFILTRACION ACUMULADA

4 10 20 35 65 125 245

4.46 9.06 13.76 18.54 23.42 28.41 33.50

T(min)Acu m

VELOCIDAD DE INFILTRACION

4 10 20 35 65 125 245

1.12 0.91 0.69 0.53 0.36 0.23 0.14

GRAFICO DE INFILTRACION

INFILTRACION 400.00 300.00 Infiltracion 200.00 100.00 0.00 0.1

1

10

100

1000

Tiempo (S)

Velocidad de Infiltracion 1.2 1 0.8

V.I

0.6 0.4 0.2 0 0

50

100

150

200

250

300

VI.- BIBLIOGRAFIA 1.- file:///D:/2014-I/DRENAJE/TesisDanielLuna.pdf 2.- www.fca.uner.edu.ar/academicas/.../Cap%2004%20-%20Infiltracion.pdf

ANEXOS

Se puede observar la ubicación del lugar a escavar el pozo y limpia del terreno

Medida de la profundidad y ancho del pozo siendo estos …

Preparación de los equipos de medida acoplados (wincha – con un corcho como flotador y la tabla como base y el cronometro)

Colocación del instrumento de medida y se hecha agua al pozo para poder medir su velocidad de infiltración

Se medirá desde el punto señalado a cada minuto 1´,2 ´,4´,10´,20´,30´,60´.120´.

Punto de medida