El agua en los suelos

Del total de agua dulce que hay en la tierra, el 80% esta convertida en hielo. Bajo forma liquida, el 1% , se considera superficial y de ella, en los suelos habría entre un 20 y un 40% utilizables para las plantas

Clasificación del agua presente en suelos

Se clasifica en la siguiente categoría

Agua absorbida: es el agua ligada a las partículas del suelo por fuerzas de origen eléctrico, no se mueven en el interior de la masa porosa y por lo tanto no participa del flujo.

Agua capilar: es aquella que se encuentra sobre el nivel freático en comunicación continua con el nivel freático. Su flujo presenta una gran importancia en algunas cuestiones de mecánica de suelos, tales como el humedecimiento de un pavimento por flujo ascendente y otras análogas. Sin embargo, en la mayoría de los problemas de filtración de agua, el efecto de flujo en la zona capilar es pequeña y suele despreciarse en atención a las complicaciones que platearía al ser tomada en cuenta teóricamente su

influencia.

Se define como el nivel freático al lugar geométrico de puntos del suelo en los que la presión en los que la presión del agua es igual a la atmosférica. Corresponde además al lugar geométrico de los niveles que alcanza la superficie del agua en los pozos de observación en comunicación libre con los huecos del suelo. Por debajo del nivel freático las presiones neutras son positivas.

Nivel freático

Ley de Darcy y el coeficiente de permeabilidad

El flujo de agua de medios porosos esta gobernado por una ley descubierta experimentalmente por darcy en 1856. Quien investigo las características a través as de l flujo de agua a través de filtros de material térreo. Utilizando determinados dispositivos de diseño. Darcy encontró que para velocidades suficientemente pequeñas el gasto o caudal Q es

Los estudios de Darcy también utilizan un valor de velocidad v, dicha velocidad es la velocidad de descarga que se define como la cantidad de agua que circula en la unidad de tiempo a través de una superficie unitaria perpendicular a las líneas de filtración. En arenas firmes saturadas y en otros suelos de granos finos también saturados, donde la circulación del agua no afecta la estructura del material, la velocidad v, puede ser determinada por:

COEFICIENTE DE PERMEABILIDAD

La viscosidad del agua disminuye con la temperatura, k es constante para un material permeable dado, con porosidad dada y además es independiente de las propiedades físicas del liquido que filtra por el material si se reemplaza el valor de ip

por su equivalente 𝛾𝑤 se tiene:

La mayoría de los problemas que enfrenta la ingeniería civil, tratan filtraciones de agua a poca profundidad, con muy poca variación de la temperatura del líquido, de modo que 𝛾𝑤 es prácticamente constante.

Como además, dentro de ese rango de temperaturas ŋ varía entre límites poco extensos, es costumbre expresar la ecuación anterior como:

k es el coeficiente de permeabilidad, que se expresa como una función de constante de permeabilidad del material, la viscosidad y el peso específico del fluido circulante. Planteado así el valor de k, expresado en cm/s puede ser considerado como la velocidad del agua a través de un suelo cuando está sujeta a un gradiente hidráulico unitario.

k: coeficiente de permeabilidad

El coeficiente de permeabilidad es función, entre otras cosas de la viscosidad del agua, que es función a su vez de la temperatura (normalmente se establece la permeabilidad para 20 0C; del tamaño y continuidad de los poros; y de la presencia de grietas y discontinuidades.

Clasificación de los suelos según su coeficiente de

permeabilidad Grado de permeabilidad Valor de k (cm/s)

Elevada Superior a 10 -1

Media 10 -1 a 10 -3

Baja 10 -3 a 10 -5

Muy baja 10 -5 a 10 -7

Prácticamente impermeable Menor de 10 -7

En la tabla siguiente se dan algunos valores orientativos.

Tipo de formación o suelo Valor de k (cm/s)

Depósitos fluviales -

Ródano, en Genissiat Hasta 0.40

Pequeños ríos de los Alpes orientales 0.02 - 0.16

río Missouri 0.02 - 0.20

río Misisipi 0.02 - 0.12

Depósitos glaciares -

Llanura de aluvión 0.05 - 2.00

Esker, Westfield, Mass. 0.01 - 0.13

Delta, Chicopee, Mass. 0.0001 - 0.015

Till morrénico Menor de 0.0001

Depósitos eólicos -

Arena de médano 0.1 - 0.3

Loes1 (+ ó -) 0.001

Tierra loésicas (+ ó -) 0.0001

Depósitos lacustres y marinos (no costeros) -

Arena muy fina uniforme (Ua = 5 - 2)2 0.0001 - 0.0064

"Hígado de Toro"3 0.0001 - 0.0050

"Hígado de Toro"4 0.00001 - 0.0001

Arcilla Menor de 0.0000001

Influencia en la estratificación de suelos

Estratificación:

La estratificación es la propiedad que tienen las rocas sedimentarias de disponerse en capas o estratos, uno sobre otros en una secuencia vertical. Un estrato es un cuerpo tabular de roca sedimentaria, de composición esencialmente homogénea, limitado por sus superficies planas denominados planos de estratificación, que representan cambios en las condiciones de sedimentación. Se denominan techo y base del estrato al plano de estratificación superior e inferior respectivamente, existen dos tipos de gradientes que causan la estratificación: los físicos, producidos por la temperatura; y los químicos, producidos por la diferente composición química de las aguas superficiales y profundas.

La formación del gradiente térmico de la densidad es el caso más frecuente de la estratificación. Es debida generalmente al calentamiento diferencial de las capas superficiales con respecto a las profundas. En los lagos ubicados en zonas templadas y cálidas, las capas superficiales durante el verano están más calientes que las capas frías, formándose la estratificación.

En los lagos situados en latitudes frías, la estratificación tiene lugar durante el invierno, en que se hiela las capas superficiales, mientras que las profundas están más calientes; el periodo de mezcla es durante el verano.

Coeficiente de permeabilidad en masas estratificadas

Los depósitos de suelos transportados consisten generalmente en capas con diferentes permeabilidades. Para determinar el coeficiente k medio, de tales depósitos, se obtiene muestras representativas de cada capa y se ensayan independientemente. Una vez conocidos los valores de k correspondientes a cada estrato individual, el promedio para el deposito puede ser calculado.

ki: viene a ser el coeficiente de permeabilidad promedio para la filtración de agua en sentido paralelo a los planos de

estratificación.

Se considera que:

La carga hidráulica es constante para todos los estratos, y la longitud del recorrido es L.

Suelos aluviales

Son suelos de origen fluvial, poco evolucionados aunque profundos. Aparecen en las vegas de los principales ríos. Se incluyen dentro de los fluvisoles, calcáreos y eútricos, así como antosoles áricos y cumúlicos, si la superficie presenta elevación por aporte antrópico, o bien si han sido sometidos a cultivo profundo.

El suelo aluvial es rico en nutrientes y puede contener metales pesados Las partículas de suelo suspendidas son demasiado pesadas para que las lleve la corriente decreciente y son depositadas en el lecho del río. Las partículas más finas son depositadas en la boca del río, formando un delta. Los suelos aluviales varían en contenido mineral y en las características específicas del suelo en función de la región y del maquillaje geológico de la zona.

Clasificación de los suelos aluviales

Se ha realizado una clasificación de todos los tipos de suelos aluviales atendiendo, en primera instancia, al grado o intensidad de hidromorfía que presentan. Nos encontramos así con los siguientes:

Suelos aluviales caracterizados por su débil evolución hidromorfa:

A) suelos aluviales poco humíferos, entre los que nos encontramos con los suelos aluviales grises, en sus variedades caliza y ácida y los suelos aluviales empardecidos, característicos de aquellos ámbitos influenciados por condiciones climáticas templadas.

B) suelos aluviales humíferos, entre los que destacan los suelos aluviales rendisínicos y los chernosémicos.

A) suelos hidromorfos con gley y con poco contenido en humus, la presencia de gley, es el elemento determinante para la evolución de este tipo de suelos cuyo contenido en humus es verdaderamente escaso.

B) suelos hidromorfos con humus turba , son los suelos aluviales que ya han alcanzado unas características tuberiformes tales que el grado de aireación ha ido disminuyendo. Esta disminución de la aireación en el interior del perfil viene originada por una reducción del contenido en oxígeno como consecuencia de la enorme acumulación de materia orgánica que tiende a descomponerse de forma progresiva. Este fenómeno hace también que se reduzca la propia fertilidad de dicho suelo

La vegetación en estos dominios de llanuras de inundación es muy abundante como consecuencia de las condiciones de abundante materia orgánica y de humedad existentes. Dominan así los chopos, los sauces, los álamos, etc.; conformándose de esta manera la propiamente denominada vegetación de

ribera.

Suelos aluviales hidromorfos: