Estudio del flujo hipodérmico en zonas de montañ
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1. 1986 Drainage Modeling in Research and Design In J Saavalainen and P Vakkilainen eds Proceedings of International Seminar on Land Drainage July 9 11 1986 Helsinki Finland 153 180 Yu Ch y Zheng Ch 2010 HYDRUS Software for Flow and Transport Modeling in Variably Saturated Media Software Spotlight Ground Water 48 6 787 7912. se obtiene Y VY R 0 A e lia A 8 At 2 2 donde V y V son los vol menes de agua en la zona no saturada en los d as 1 e 1 1 En la Ecuaci n 8 se supone que la recarga al acu fero es proporcional al volumen que queda en la zona no saturada una vez que se produce la salida por flujo hipod rmico ya que se supone que el flujo hipod rmico tiene preferencia sobre el flujo de percolaci n ra A y Acu fero colgado Y N F Acu fero regional Fig 3 Esquema conceptual para la deducci n del flujo de percolaci n mediante aplicaci n de la ley de Darcy 4 Flujo hipod rmico en cuencas de monta a 4 1 Cuenca del alto G llego La cuenca del Alto G llego est situada en la margen izquierda del r o Ebro Fig 4 Tiene una superficie de 1348 km una altitud m xima de 3056 msnm en el sector Norte y una m nima de 556 msnm en la estaci n de aforos de Anz igo al sur El cauce principal del G llego tiene una longitud de aproximadamente 77 km que se desarrolla entre una altitud m xima de 1520 msnm y la m nima correspondiente a la estaci n de Anz igo La pendiente media del cauce es de 1 3 mientras que la pendiente media del terreno es de 29 La topograf a de la cuenca permite distinguir dos zonas principales La de m s altitud y relieve m s monta oso al Norte y la zona m s plana del centro y sur de la cuenca Fig 4 La topograf a ejerce una influencia fundamental en la hidrolog
3. a de la zona Las considerables variaciones de altitud en la cuenca determinan Samper J et al Estudio del flujo hipod rmico en zonas de monta a que haya importantes gradientes meteorol gicos y que la precipitaci n nival sea importante A su vez la pendiente del terreno tiene un importante papel en la generaci n de la escorrent a y del flujo hipod rmico La precipitaci n media anual es de 1254 mm Los resultados del balance muestran una evapotranspiraci n igual al 52 de la precipitaci n El restante 48 corresponde a la escorrent a que es igual a 608 mm de los cuales un 31 187 mm corresponde al flujo hipod rmico y un 69 al flujo subterr neo 420 mm La escorrent a superficial es menor del 0 5 de la escorrent a total Hay que destacar la elevada magnitud del flujo subterr neo que discrepa con el hecho de que la cuenca se asienta sobre materiales aparentemente poco permeables Es muy probable que el modelo sobrestime el flujo subterr neo a expensas de subestimar el flujo hipod rmico y la escorrent a superficial que es dif cil de calibrar debido al efecto laminador de los embalses de la cuenca e dl Errar E 1 A Las Fig 4 Situaci n geogr fica y zonas hidrogeomorfol gicas de la cuenca del r o G llego Leyenda 1 zona monta osa del Norte Pendientes pronunciadas Afloramientos de pizarras calizas y rocas intrusivas En menor medida gravas arcillas y limos de conos aluviales en valles gl
4. la permeabilidad vertical saturada y los coeficientes de agotamiento del flujo hipod rmico y de la percolaci n 4 3 Cuenca de la Serra da Estrela Portugal La Cuenca de la Serra da Estrela se encuentra en el noreste de Portugal en la zona conocida como zona Central Ib rica del Macizo Ib rico Fig 6 La zona se asienta sobre rocas gran ticas rocas Prec mbricas y C mbricas meta sedimentarias y en dep sitos cuaternarios aluviales y glaciares La zona de estudio est atravesada por una la zona de falla Braganca Vilarica Manteigas La cuenca se encuentra en el punto m s alto de Portugal y est drenada por el r o Z zere Tiene una superficie de 28 km y su altitud var a entre 875 m en la estaci n de aforos en Manteigas y 1993 en la Torre de la Cumbre Fig 6 Esta regi n presenta unas caracter sticas climatol gicas y geomorfol gicas muy peculiares que condicionan su funcionamiento hidrol gico Hay que destacar los fuertes gradientes de temperatura y precipitaci n con la altitud Seg n Espinha Marques et al 2010 se pueden distinguir 368 hasta 9 unidades hidrogeomorfol gicas a partir de las caracteristicas Irtol gicas geomorfol gicas y climatol gicas 1 La zona oriental del plateau 11 Las pendientes orientales del valle del Z zere 111 La parte baja del valle del Z zere 1v La nava de San Antonio v La parte alta del valle del Z zere vi Las pendientes occidentales del valle del Z zere vii Las pen
5. materiales poco permeables o ETR 30 4 G llego Q 3 ETR 41 Q 30 Qy 15 Es 0 1 10 ES 10 1 19 Serra da Estrela a Vali as Q511 ETR 14 ad ETR 33 a gt 1 17 ES 3 Q42 Of Es 1 1715 METR Olntercepci n 1 mEscorrent a superficial ES OQ hipod rmico Qh aQ subterr neo Qs Fig 8 Componentes del balance h drico expresadas en de la precipitaci n anual en las cuencas del G llego Pajares Serra da Estrela y Vali as 6 Conclusiones y discusi n Se ha presentado una descripci n del flujo hipod rmico que generalmente se asocia con un flujo de agua de muy corto recorrido a trav s de la zona no saturada m s superficial del suelo Se ha descrito el modelo conceptual utilizado en GIS BALAN Se han presentado varios casos de estudio en zonas de monta a de Espa a y de Portugal En cuencas de monta a la relevancia del flujo hipod rmico oscila entre el 15 y el 55 de la precipitaci n anual En cuencas de menor altitud y pendientes el flujo hipod rmico sin embargo es mucho menos relevante El estudio y la cuantificaci n del flujo hipod rmico conlleva dificultades y retos debidos a 1 Los problemas que plantea comprobar su ocurrencia y su medici n directa 2 La posibilidad de considerar como flujo hipod rmico un flujo subterr neo de corto recorrido 3 Obras de regulaci n y embalses que alteran el r gimen hidrol gico de una cuen
6. y a partir de la Ecuaci n 5 se obtiene la Ecuaci n 2 en la que a viene dado por a 6 po La ecuaci n del balance en la zona no saturada se puede resolver mediante m todos expl citos o impl citos Samper et al 1999 El m todo expl cito original empleado para realizar el balance en la zona no saturada consiste suponer que el flujo hipod rmico Q es proporcional al volumen de agua V presente en la celda al iniciarse el per odo de c lculo Ecuaci n 1 Posteriormente se actualiza el contenido de humedad en la celda A continuaci n se calcula el caudal de percolaci n Q con la Ecuaci n 2 y se actualiza de nuevo el volumen de agua de la zona vadosa Finalmente se comprueba si puede descender m s agua hacia el acu fero dependiendo de la permeabilidad vertical de la zona vadosa Se comprueba si el volumen de agua disponible V es suficiente para proporcionar el primer t rmino de la Ec 2 la permeabilidad vertical K En el m todo impl cito implementado en VISUAL BALAN y GIS BALAN la variaci n del contenido de agua en la zona no saturada en dos d as consecutivos se calcula mediante una aproximaci n semiimpl cita de la ecuaci n del balance Z SR 0 Va 1 0 VK 7 donde R es la recarga en tr nsito que llega a la zona no saturada y V es el volumen de agua con el que se eval a el flujo hipod rmico y el de percolaci n Tomando V igual a la media de los vol menes al inicio y al final de cada d a
7. Estudios en la Zona no Saturada del Suelo Vol X ESTUDIO DEL FLUJO HIPOD RMICO EN ZONAS DE MONTA A J Samper B Pisani Jorge Espinha Marques Escuela de Caminos Universidad de A Coru a Espa a e mail jsamper udc es bpisani Qudc es Facultad de Geolog a Universidad de Oporto Portugal e mail RESUMEN En este trabajo se presenta una revisi n de los modelos conceptuales del flujo hipod rmico generalmente asociado a un flujo de agua de muy corto recorrido a trav s de la zona saturada no saturada m s superficial del terreno Se describe el modelo utilizado por el c digo GIS BALAN para calcular el flujo hipod rmico y la recarga al acu fero Se presentan adem s los balances h dricos en varias cuencas de monta a de Espa a y Portugal y se contrastan los valores calculados del flujo hipod rmico que oscilan entre el 15 y el 55 de la precipitaci n anual En cuencas de menor altitud y pendientes el flujo hipod rmico sin embargo no es relevante La cuantificaci n del flujo hipod rmico presenta dificultades debidas a 1 La falta de m todos para su detecci n y medici n 2 La posibilidad de confundir el flujo hipod rmico con un flujo subterr neo de corto recorrido y 3 Obras de regulaci n y embalses que enmascaran las primeras fases de los hidrogramas de caudales ABSTRACT Here we present conceptual models of the interflow generally associated with subhorizontal water flow through the saturated unsat
8. aciales 2 zona monta osa media Afloran areniscas y lutitas y en las proximidades del cauce gravas arenas y limos provenientes de dep sitos aluviales 3 zona de transici n del relieve Afloramientos de margas en el centro y en el Oeste y conglomerados en el Este 4 Zona de altitud y pendientes m s reducidas Afloramiento de conglomerados y lutitas en el centro y en el Este y areniscas conglomerados y lutitas hacia el Oeste La Tabla 1 muestra los valores calibrados de la permeabilidad vertical saturada y los coeficientes de agotamiento del flujo hipod rmico y de la percolaci n 4 2 Cuenca del Bernesga en Pajares La zona de estudio del r o Bernesga en Pajares se sit a al norte de Le n Fig 5 En esta zona se realizaron modelos 367 Samper J et al Estudio del flujo hipod rmico en zonas de monta a hidrol gicos de balance de agua para evaluar el efecto de la construcci n de los t neles de Pajares en la hidrolog a de la zona circundante Los t neles atraviesan una secuencia muy compleja de materiales paleozoicos que tienen una compleja din mica orog nica con deformaciones importantes M guez 2005 distingue una regi n de pliegues y mantos en la que aparecen cabalgamientos y pliegues asociados y una cuenca carbon fera central Los t neles atraviesan las siguientes estructuras de inter s hidrogeol gico 1 Fallas con zonas arenizadas y karstificadas y formaciones cuarc ticas que pueden estar conectadas hidr ul
9. ca modifican los caudales diarios en las estaciones de aforo dificultando enormemente la cuantificaci n del flujo hipod rmico Una alternativa para soslayar estas dificultades consistir a en complementar el estudio del flujo hipod rmico con datos de calidad qu mica y de trazadores Agradecimientos Este trabajo ha contado con financiaci n de proyectos de la CICYT REN2003 8882 y la Confederaci n Hidrogr fica del Ebro 2000 PH17 D Se agradece la colaboraci n de todos los que han contribuido a los c digos BALAN VISUAL BALAN y GIS BALAN Se agradecen los comentarios de los dos revisores an nimos que han servido para mejorar considerablemente la versi n final de este trabajo 370 7 Referencias Bumash R 1995 The NWS river forecast system catchment modeling En V P Singh Editor Computer Models of Watershed Hydrology Water Resources Publications Littleton Colorado pp 311 366 Casta eda C y Garc a Vera M A 2008 Water balance in the playa lakes of an arid environment Monegros NE Spain Hydrogeol J 16 87 102 do1 10 1007 510040 007 0230 9 Crawford N A y Linsey R K 1966 Digital Simulation in Hydrology The Stanford Watershed Simulation Model IV Technical Report 39 Department of Civil Engineering Stanford University DHI Danish Hydraulic Institute 2004 Manual del usuario y referencia t cnica del modelo MIKE SHE versi n 2003b DHI Water amp Environment H rsholm Dinamarca 383 pp Espin
10. dientes de C ntaros viii La zona baja occidenal del plateau ix La zona alta occidental del plateau cd s Ls pola de Gordky y a anta rz Santa Lu E Fig 5 Situaci n geogr fica y topograf a de la cuenca del r o Bernesga Se indica la traza del t nel del tren de alta velocidad Altitud m s n m La Robia Terhigal A MI 2356 Y A 162 o gt sin mver catchmants in he Ponugue te na L J Moe n No JJ Fallas alineaciones A TN N Va Cursos de agua Lugares de inter s Cubierta sedimentaria Rocas gran ticas ra Aluvial EN A us eod z m Sranito grano medio grande BYMFZ Zona de falla res Dep sitos glaciares 5 EE e eod Braganca Vilarica Areniscas arc sicas i f 7 A Granito grano medio fino Matelgas Rocas Prec mbricas y C mbricas metasedimentarias y enesesymigmatitas i y Wenas ma Esquistos grauvacas migmatitas y gneises Fig 6 Mapa geol gico de la zona de Serra da Estrela Espinha Marques et al 2010 Los rasgos m s destacados de la zona no saturada de la Serra da Estrela son 1 Los afloramientos de rocas gran ticas y 11 Un horizonte A mbrico que reflejan el alto contenido en materia org nica en la parta m s alta del suelo Se pueden distinguir cuatro tipos de cobertera 1 Capa de granito con ausencia de suelo o con un suelo muy somero que se suele presentar en las zonas de afloramiento
11. ficientes de agotamiento del flujo hipod rmico y de la percolaci n respectivamente Cuenca Op d a Op d a Ky mm d a Alto G llego 0 1 0 18 1 0 Bernesga 0 04 0 2 10 10 0 01 0 75 Serra da Estrela 0 18 0 038 0 1 Vali as 0 521 0 24 107 5 Resultados La Fig 8 muestra el resumen de las componentes del balance h drico expresadas en de la precipitaci n anual en las cuencas de monta a del G llego Pajares Serra da Estrela y Vali as Se puede observar que el flujo hipod rmico es especialmente importante en Serra da Estrela donde representa un 55 de la precipitaci n total Le siguen en importancia la cuenca de Vali as con un 42 y Pajares con un 30 En la zona del G llego el 369 Samper J et al Estudio del flujo hipod rmico en zonas de monta a flujo hipod rmico es s lo el 15 de la precipitaci n posiblemente debido a que el modelo subestima el flujo hipod rmico a costa de sobrestimar el flujo subterr neo La estimaci n del flujo hipod rmico se complica enormemente debido al efecto laminador de los embalses de la cuenca Se ha calculado tambi n el balance h drico en las cuencas de la Plana de la Galera Pisani et al 2011 en el aluvial del Ebro en Tortosa y en el aluvial de And jar Samper y Pisani 2009 En los tres casos se ha constatado que el flujo hipod rmico no tiene relevancia en el balance global ya que se trata de cuencas con una topograf a llana y con ausencia de intercalaciones de
12. ha Marques J Samper J Pisani B Alvares D Carvalho J M Chamin H I Marques J M Vieira G Mora T C y Sodr Borges F 2010 Evaluation of water resources in a high mountain basin in Serra da Estrela Central Portugal using a semi distributed hdrological model Environmental Earth Sciences former Environmental Geology Volume 62 Number 6 1219 1234 Espinha Marques J Samper J Pisani B Alvares D Carvalho J M Chamin H I Marques J M y Sodr Borges F 2009 Evaluation of water resources in a high mountain basin in Serra da Estrela Central Portugal using a semi distributed hydrological model En ZX Jornadas de Zona no Saturada ZNS 09 Barcelona Vol IX Pp 514 521 ISBN 978 84 96736 83 2 Green W H y Ampt G A 1911 Studies on soil physics part I the flow of air and water through soils J Agric Sci 4 1 1 24 Kirkby M J 1978 Hillslope Hydrology J Wiley New York 389 p M guez R 2005 Los T neles de Pajares Informe elaborado para ADIF 31 pp Philip J R 1957 The theory of infiltration 1 The infiltration equation and its solution Soil Sci 83 345 357 Pisani B 2008 Acoplamiento de modelos hidrol gicos semidistribuidos y Sistemas de Informaci n Geogr fica Tesis doctoral Universidad de La Coru a Pisani B Samper J Ribeiro L Fakir Y y Stigter T 2011 El Proyecto CLIMWAT evaluaci n y gesti n de los impactos del cambio clim tico en acu fer
13. i n basada en 366 la Ley de Darcy que tiene en cuenta la presencia de acu feros colgados Los flujos hipod rmico Q y de percolaci n Q se calculan mediante las siguientes expresiones Samper et al 1999 On O Vn 1 O K Op V 2 donde V es el volumen de agua por unidad de superficie almacenada en la zona no saturada On y Op son los coeficientes de agotamiento del flujo hipod rmico y de la percolaci n respectivamente y K es la conductividad hidr ulica vertical saturada El coeficiente p est relacionado con la conductividad hidr ulica horizontal y la porosidad drenable de la zona no saturada K y respectivamente con la pendiente media del terreno y con la distancia entre la cumbre y el fondo de la ladera L a trav s de 2K i a 3 Lo La formulaci n del flujo de percolaci n Q en 2 se basa en suponer que en la zona no saturada se pueden presentar niveles colgados debido a la existencia de horizontes poco permeables El flujo vertical se puede calcular a partir de la Ley de Darcy entre los puntos A y B Fig 3 Yh p b QS Ry gt p b 194 4 donde y es la altura de l mina de agua en el acu fero colgado b es el espesor del horizonte poco permeable y p es la distancia entre la base del nivel colgado y el nivel fre tico regional Si b lt lt p entonces se cumple que Qp AE 5 Teniendo en cuenta que el volumen V y la altura yp se relacionan mediante V
14. icamente a los arroyos 2 Cabalgamientos formaciones calizas con tendencia a estar horizontales y zonas con intensa fracturaci n y karstificaci n y 3 Zonas pizarrosas El balance h drico se ha calculado en la cuenca del r o Bernesga aguas arriba de la estaci n de aforos de La Robla Fig 5 La topograf a es monta osa con una altitud m xima de 2170 msnm y una m nima de 950 msnm en la estaci n de La Robla La superficie de la cuenca vertiente a esa estaci n es de 340 km y tiene una pendiente media de 34 En las zonas del norte que son las de mayor altitud y pendiente topogr fica se registran precipitaciones abundantes P gt 1600 mm a o y frecuentemente en forma de nieve En las zonas m s altas la precipitaci n nival puede llegar a ser hasta el 40 de la precipitaci n total anual Del total de la precipitaci n media anual 1312 mm un 49 corresponde a la evapotranspiraci n real ETR y a la interceptaci n vegetal y el restante 51 a los excedentes aportaci n al cauce La aportaci n media anual al cauce es de 672 mm de los cuales un 20 corresponde a la escorrent a superficial un 59 al flujo hipod rmico y un 21 al flujo subterr neo La precipitaci n nival media anual es 281 mm La recarga potencial o en tr nsito es de 539 mm La mayor a de esta recarga descarga en forma de flujo hipod rmico 396 mm y el resto es recarga a los acu feros 144 mm En la Tabla 1 se muestran los valores calibrados de
15. nt a superficial el flujo hipod rmico y el flujo subterr neo En el c digo GIS BALAN los caudales de los cauces superficiales engloban aportaciones de tres tipos 1 La escorrent a superficial cuyo tiempo caracter stico viene dado por el tiempo de concentraci n de la cuenca normalmente igual a unas pocas horas 2 El flujo hipod rmico O cuyo tiempo caracter stico es normalmente del orden de unos pocos d as Kirkby 1978 y 3 El flujo subterr neo O cuyo tiempo caracter stico suele ser de meses o a os En este trabajo se presentan los modelos conceptuales del flujo hipod rmico y en especial el utilizado por el c digo GIS BALAN Se presenta adem s una recopilaci n de los caudales hipod rmicos en diversas cuencas de monta a de Espa a y Portugal El trabajo termina con las principales conclusiones PRECIPITACI N RIEGOS INTERCEPCI N PRECIPITACI N NIVAL ESCORRENT A NIVAL h E SUELO RECARGA EN TR NSITO 4 Rii WIA l ZONA NO SATURADA RECARGA y FLUJO HIPOD RMICO gt CAUDAL TOTAL NIVEL FREATICO 1 DESCARGA SUBTERR NEA T 1 EAR gt ai g Fig 1 Esquema conceptual del balance en el suelo la zona no saturada y el acu fero en GIS BALAN 2 Modelos conceptuales del flujo hipod rmico El agua que desciende desde el suelo ed fico por debajo de la zona de ra ces se denomina recarga en tr nsito En su trayecto hasta el acu fero la recarga en tr nsito puede encontrar nivele
16. nta a a variaciones de la permeabilidad vertical K En este caso la estimaci n del coeficientes de agotamiento ah es fiable Sin embargo hay incertidumbres sobre el valor de la permeabilidad vertical K Espinha Marques et al 2009 Fig 7 Esquema de las condiciones de suelo muy permeable sobre una roca con fracturaci n subhorizontal en la zona no saturada de Serra da Estrela que favorece el flujo hipod rmico Espinha Marques et al 2010 4 4 Cuenca del r o Vali as A Coru a La cuenca del r o Vali as afluente del r o Mero est situada en las proximidades de la ciudad de La Coru a Se trata de una peque a cuenca de 34 km de superficie Limita con los montes de la Zapateira al Norte el Coto de Bregua al Oeste el coto de Santa Leocadia al Suroeste y los Montes de Xalo al Sur en donde se alcanza la altitud m xima 527 msnm La altitud en el punto de desag e de la cuenca es de 15 msnm La cuenca del Vali as se asienta principalmente sobre rocas gran ticas que presentan un regolito de alteraci n superficial con espesores que oscilan entre 5 y 20 m La presencia de esta capa de roca alterada y fracturada pero que tiene una permeabilidad vertical reducida Tabla 1 explica en gran medida la importancia del flujo hipod rmico en la escorrent a de la cuenca Fig 8 Tabla 1 Par metros de la zona no saturada en las cuencas estudiadas Ky es la permeabilidad saturada vertical y a y a son los coe
17. os costeros y ecosistemas asociados Clima y balance h drico en la Plana de la Galera Catalu a Espa a En X Jornadas de Zona no Saturada ZNS 11 este volumen Richards R A 1931 Capillary conduction of liquid through porous media Physics 1 318 333 Samper J y Pisani B 2009 Aquifer recharge evaluation by a combination of soil water balance and groundwater flow models IX Jornadas de Estudios en la Zona No Saturada Barcelona 462 469 Samper J L Huguet J Ares y MA Garc a Vera 1999 Manual del usuario del programa VISUAL BALAN v1 0 c digo interactivo para la realizaci n de balances hidrol gicos y la estimaci n de la recarga ENRESA 05 99 Madrid 134 pp Samper J Garc a Vera M A Pisani B lvares D Varela A y Losada J A 2005 Modelos hidrol gicos y Sistemas de Informaci n Geogr fica para la estimaci n de los recursos h dricos aplicaci n de GIS BALAN a varias cuencas espa olas VII Jornadas de Investigaci n en la Zona No Saturada del Suelo A Coru a 269 274 2005 Samper J Garc a Vera M A Pisani B Varela A Losada J A lvares D y Espinha Marques J M 2007 Using Hydrological models and Geographic Information Systems for water resources evaluation GIS VISUAL BALAN and its application to Atlantic basins in Spain Vali as and Portugal Serra da Estrela In Water in Celtic Countries Quantity Quality and Climate Guimaraes Portugal IAHS Publ 310 259 266 Skaggs R W
18. otal de la precipitaci n Este valor est dentro del rango de valores esperables en rocas cristalinas y meta sedimentarias Valores elevados del flujo hipod rmico en zonas de monta a son habituales El alto valor del flujo hipod rmico en la Serra da Estrela se atribuye a las pronunciadas pendientes del terreno y a la presencia de un suelo de permeabilidad alta sobre capas de granitos de baja permeabilidad con densa fracturaci n sub horizontal a poca profundidad Fig 7 Las discontinuidades subhorizontales suelen ser frecuentes en rocas fracturadas cerca de la superficie Estas fracturas suelen ser m s abundantes en los primeros 3 m y contribuyen a aumentar la permeabilidad horizontal de la zona no saturada La calibraci n del modelo de balance puso de manifiesto que los caudales son especialmente sensibles a variaciones de 1 La reserva til de agua en el suelo que es igual al producto del espesor de suelo por la diferencia entre capacidad de campo y punto de marchitez y el coeficiente de agotamiento del flujo hipod rmico aj El flujo hipod rmico es muy sensible a variaciones de p Un cambio de 20 en a produce cambios de 16 y 23 en el flujo hipod rmico y la recarga Los valores medios calibrados de los coeficientes de agotamiento del flujo hipod rmico y del flujo subterr neo son 0 15 y 0 06 d respectivamente Por otro lado el modelo es menos sensible Samper J et al Estudio del flujo hipod rmico en zonas de mo
19. s en los c digos HYDRUS Yu y Zheng 2010 y MIKE SHE DHI 2004 con soluciones aproximadas Philip 1957 y con f rmulas semiemp ricas o emp ricas basadas en el balance de masas El m todo de Green Ampt Green y Ampt 1911 se basa en suponer que el flujo vertical es de tipo pist n Tiene la ventaja de que se puede resolver anal ticamente El c digo DRAINMOD Skaggs 1986 aplica esta ecuaci n para calcular la infiltraci n y la escorrent a subsuperficial en una cuenca Los c digos Standford IV Crawford y Linsey 1966 y SACRAMENTO Burnash 1995 consideran en el terreno una zona superior desde la cual el agua puede percolar al acu fero o drenar lateralmente como flujo hipod rmico Cuando la infiltraci n es mayor que la conductividad hidr ulica vertical de la zona profunda de la zona no saturada se puede generar flujo hipod rmico 3 El flujo hipod rmico en BALAN El modelo conceptual de flujo en la zona no saturada utilizado en VISUAL BALAN y GIS BALAN se muestra en la Fig 1 Samper et al 1999 Samper et al 2005 2007 Pisani 2008 En el balance en la zona no saturada hay una entrada que es la recarga en tr nsito y dos salidas el interflujo y la percolaci n Se supone que el agua puede fluir horizontalmente y descargar hacia la atm sfera como flujo hipod rmico o percolar verticalmente hacia el acu fero constituyendo la recarga al acu fero percolaci n Para el c lculo de la percolaci n se usa una formulac
20. s menos permeables sobre los cuales se pueden generar acu feros colgados El agua puede fluir horizontalmente y descargar hacia la atm sfera como flujo hipod rmico o interflujo Figs 1 y 2 en el caso de que el relieve topogr fico lo permita o bien percolar verticalmente alimentando al acu fero percolaci n o recarga En suelos en los que la conductividad vertical disminuye con la profundidad y durante episodios lluviosos pueden producirse flujos subsuperficiales laterales que pueden 365 Samper J et al Estudio del flujo hipod rmico en zonas de monta a aflorar en superficie y volver a infiltrarse en zonas m s bajas o m s permeables Este flujo subsuperficial conjuntamente con la escorrent a directa sobre la superficie del terreno constituyen la escorrent a superficial No se debe confundir por tanto la escorrent a subsuperficial con el flujo hipod rmico aunque a veces sobre el terreno puede ser dif cil distinguirlos Acu fero Flujo x colgado hipod rmico So SI Y Sy ZONaMmenos SS permeable Percolaci n O recarga Acu fero regional Fig 2 Nivel colgado heterog neo en la zona no saturada que origina un manantial en una ladera El flujo en la zona no saturada se puede cuantificar resolviendo la ecuaci n diferencial del flujo Richards 1931 que describe el movimiento del agua mediante soluciones anal ticas como la de Green Ampt Green y Ampt 1911 con m todos num ricos como los utilizado
21. s y en las zonas de plateaus y laderas Se trata de un medio fracturado con un tipo de suelo D 2 Capa de suelo de menos de 0 5 m de espesor situada sobre la roca de granito 3 Una capa de suelo de espesor comprendido entre 0 5 y l m que suele presentarse sobre el granito meteorizado Suele presentarse en las zonas bajas de la cuenca en la que la meteorizaci n has sido m s intensa Se trata de un tipo de suelo C 4 Capa de suelo de m s de lm de espesor sobre dep sitos glaciares Espinha et al 2009 2010 presentan la evaluaci n de los recursos h dricos en la cuenca del r o Z zere en la Serra da Estrela mediante modelos hidrol gicos agregados y semidistribuidos utilizando el c digo VISUAL BALAN v2 0 El modelo agregado subestima considerablemente las aportaciones y caudales medidos en el punto de descarga de la cuenca Los resultados del modelo semidistribuido son mejores ya este modelo tiene en cuenta la variabilidad espacial de la hidrogeomorfolog a y la dependencia de la precipitaci n y la temperatura con la altitud Los resultados del modelo reproducen de forma excelente los caudales medios mensuales medidos entre 1986 y 1995 La precipitaci n media anual de la cuenca es de 2336 mm El valor medio de la evapotranspiraci n potencial ETP es 605 mm El flujo hipod rmico es el componente principal de la escorrent a siendo de aproximadamente el 50 de la precipitaci n La recarga media anual al acu fero es un 15 del t
22. urated zone of a short transit time which takes place near the ground surface The model implemented in GIS BALAN to calculate interflow and aquifer recharge is described first The water balance in several mountain basins of Spain and Portugal and the estimated interflow are also presented Interflow in mountain basins ranges from 15 to 55 of the annual precipitation In other basins of low altitude and small slopes interflow is not relevant The study and quantification of the interflow involves challenges due to 1 Lack of methods to detect and measure it 2 The possibility of mistaking interflow with local short time groundwater flow and 3 The presence of hydraulic regulation infrastructures 1 Introducci n El agua que se infiltra en el suelo ed fico se evapotranspira otra parte se utiliza para aumentar la reserva de agua en el suelo y el resto constituye lo que se denomina recarga en tr nsito o lluvia eficaz P Samper 1997 Casta eda y Garc a Vera 2008 Este flujo es la entrada de agua a la zona no saturada situada por debajo del suelo ed fico Fig 1 Dentro de esta zona el agua puede fluir cuasi horizontalmente a la atm sfera en forma de flujo hipod rmico o bien percolar verticalmente hacia el acu fero Esta percolaci n es por tanto la recarga al acu fero La descarga subterr nea es la salida natural hacia los arroyos o manantiales La escorrent a total de una cuenca hidrol gica es la suma de la escorre
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