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AGUA DEL SUELO

1Dra. Susana Hang

1. Introducción

1.1 Ciclo del AGUA (repaso)1.2 Propiedades del AGUA

2Dra. Susana Hang

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2

1. Introducción

3Dra. Susana Hang

1.1 El ciclo del AGUA

4Dra. Susana Hang

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1.2 Propiedades del AGUA

5Dra. Susana Hang

TENSIÓN SUPERFICIAL Y CAPILARIDAD

6Dra. Susana Hang

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7Dra. Susana Hang

8Dra. Susana Hang

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Retención de Agua

Fenómenos involucrados:– Adsorción

» s/ iones y sup. coloidales

Agua Pelicular

– Capilaridad» en poros (< 6-10 m)

Agua Capilar

9Dra. Susana Hang

Retención de Agua

Fenómenos involucrados:– Adsorción

10Dra. Susana Hang

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Retención de Agua

Fenómenos involucrados:– Capilaridad Consecuencia de Tensión Superficial

11Dra. Susana Hang

Retención de Agua

Fenómenos involucrados:– Capilaridad

)(15,0)(cmr

cmh

T = tensión superficial

θ = ángulo de contacto

ρ = densidad del líquido

g = aceleración gravedad

r = radio del tubo

gr

·cosTh

2

12Dra. Susana Hang

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2. Contenido de agua del suelo y Relaciones2. Contenido de agua del suelo y Relacionesenergéticasenergéticas

2.1 Contenido2.1 Contenido HídricoHídricoEspacio poroso del Suelo

Seco Saturado No SaturadoSeco Saturado No Saturado

Aire Agua Aire + Agua

13Dra. Susana Hang

2. Contenido de agua del suelo2. Contenido de agua del suelo RelacionesRelacionesenergéticasenergéticas

2.1 Contenido2.1 Contenido HídricoHídrico

Formas de Expresión

Gravimétrico W

Volumétrico, θθ

Relación entre ambas expresiones

Expresión como Lámina

14Dra. Susana Hang

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2. Contenido de agua del suelo y Relaciones2. Contenido de agua del suelo y Relacionesenergéticasenergéticas

2.1 Contenido2.1 Contenido HídricoHídrico

Formas de mediciónFormas de mediciónDiferencia de peso seco y húmedoDiferencia de peso seco y húmedoSondaSonda de neutronesde neutrones

15Dra. Susana Hang

2. Contenido de agua del suelo y Relaciones2. Contenido de agua del suelo y Relacionesenergéticasenergéticas

2.2 Caracterización Energética2.2 Caracterización Energética-- Potencial aguaPotencial agua

•• Potencial total de agua del suelo,Potencial total de agua del suelo, ΨΨtt

•• Potencial mátrico,Potencial mátrico, ΨΨmm

•• Potencial osmóticoPotencial osmótico o de solutos,o de solutos, ΨΨss

•• Potencial gravitacional,Potencial gravitacional, ΨΨgg

16Dra. Susana Hang

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2. Contenido de agua del suelo y Relaciones2. Contenido de agua del suelo y Relacionesenergéticasenergéticas

2.2 Caracterización Energética2.2 Caracterización Energética-- Potencial aguaPotencial agua

Unidades de expresiónUnidades de expresión

•• Potencial= kgf/cmPotencial= kgf/cm•• Succión= pascal,Succión= pascal, hectopascalhectopascal, bar, atm, bar, atm•• Carga=Carga= cmcm

17Dra. Susana Hang

2. Contenido de agua del suelo y Relaciones2. Contenido de agua del suelo y Relacionesenergéticasenergéticas

2.2 Caracterización Energética2.2 Caracterización Energética-- Potencial aguaPotencial agua

Formas de mediciónFormas de medición•• TensiómetroTensiómetro•• PsicrómetroPsicrómetro

18Dra. Susana Hang

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Contenido - Unidades

sw

s

wg

g

m

mw

s

w

s

w

gg

m

mW 100100%

3s

3w

s

w

mm

V

V

3s

3w

s

w

cmcm

V

V

… y ambas se vinculan mediante la Dap.:

)cm/g(Dw

)cm/g(Dap

100

%W

3

3

Dapw

19Dra. Susana Hang

Contenido - Unidades

prprpr,w mmóm

S

VLam

500 m3

10.000 m2

20Dra. Susana Hang

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Contenido – Valores Característicos

Saturación

Capacidad de Campo (30 kPa, 0,3 bar)

Humedad Equivalente (100 kPa, 1 bar)

Capacidad a la Marchitez Permanente.

AFUAFU

AUAU

(1500 kPa, 15 bar)

21Dra. Susana Hang

Potencial - Unidades

Potencial: Indica el estado físico-químicodel agua o sea, su estado energético.

Es una medida de Energía Libre:x unidad de masax unidad de volumenx unidad de peso

22Dra. Susana Hang

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Potencial - Unidades

zhH

gomt

gomt

Ep/masa: J/kg; erg/g (Potencial)

Ep/vol: bar; kPa; atm (Succión)

Ep/peso: cm (Carga)

23Dra. Susana Hang

Potencial - UnidadesEquivalencias entre unidades de expresión del estadoenergético del agua del suelo.

Estado hídrico del sueloCerca sat CC CMP

UnidadEp/masa:

Joule kg-1 -0,1 -30 -1500Ep/vol.:

kPa -0,1 -30 -1500bar -1x10-5 -0,3 -15

Ep/peso:cm -1 -300 -15000

24Dra. Susana Hang

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Relación CONTENIDO-RETENCION• Curva Característica de Humedad

Relación funcional entre CONTENIDO y RETENCIÓN

25Dra. Susana Hang

Curva Característica de Humedad

0.01 0.1 1 10 100

Potencial (-bar)

0

10

20

30

40

50W (%)

Profundidad:0-15 cm15-30 cm30-45 cmFunción

Haplustol éntico, FrancoLimoso,Perfil A, AC, Ck.(INTA Manfredi)

(CCH)(CCH)

26Dra. Susana Hang

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CCH – Efecto textura y estructura

Fr-ArcFr-Are

Fr-Are (Compactado)

27Dra. Susana Hang

CCH – Efecto textura y estructura

28Dra. Susana Hang

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2. Contenido de agua del suelo y Relacionesenergéticas

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)

29Dra. Susana Hang

Relación entre el agua disponible y la textura del suelo

30Dra. Susana Hang

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Clasificación funcional de los poros

Diámetro de partículaprimaria

Diámetro deporo

succión función

>1000 >100 <0.003 Aireación, drenaje rápido

250-1000 25-100 0,01-0,003 Conducción aireación

2-250 0,2-25 1,5-0.01 Almacenamiento agua útil

<2 <0,2 >1,5 Agua no disponible

31Dra. Susana Hang

Dinámica del agua del suelo

32Dra. Susana Hang

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Movimiento de Agua

densidad de flujoo velocidad lineal de flujoo, simplemente, “flujo”

dzdH

AdtdV

dzdH

AKdtdV

Como la conducción es normal al área A:

dzdH

KAdt

dV

qAdt

dV

A

dh

dz

Ley de Darcy

Kq1dzdH ,cuando

33Dra. Susana Hang

Conductividad Hidráulica (K)

Función de:• Porosidad total.• Distribución de tamaños de poros.• Geometría de los poros.• Expansión/contracción de arcillas.• Viscosidad solución de suelo.

34Dra. Susana Hang

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K(h)

dh/dx

q

0h

cm150h

cm550h

cm950h

h2 h1 h2- h1-200 -100 -100 -150-600 -500 -100 -550-1000 -900 -100 -950

h

0h cm150h cm550h cm950h

35Dra. Susana Hang

Función K(h)

36Dra. Susana Hang

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Ecuaciones Generales de FlujoDe las expresiones para las variaciones en Ep entre dos posiciones delperfil, surgen la ecuaciones generales:

dxd

Kq h

dzd

Kq h

dxdh

Kq hdzdH

Kq h

Flujo horizontal: Flujo vertical:

37Dra. Susana Hang

Infiltración• Infiltración en suelos homogéneos• Infiltración en suelos estratificados

Entrada de agua al suelo a través de la interfase atmósfera-suelo38Dra. Susana Hang

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Infiltración

Depende de:

• Humedad inicial

• Distribución de tamaños de poros

• Estabilidad estructural

• Capacidad de almacenaje del suelo

39Dra. Susana Hang

Infiltración

dzdH

Ki h

Por encima de la zona de avance: zona detransmisión, allí dh 0

En esa zona: i = -Kh 40Dra. Susana Hang

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Redistribución

• EN SUELOS HOMOGENEOS• EN SUELOS ESTRATIFICADOS

41Dra. Susana Hang

Redistribución

hKi

dzdH

Ki h

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BIBLIOGRAFIA

• Bachmeier, Buffa, Hang, Rollan. Cap. 10. Temas deEdafologia. Ed. SIMA.

• Conti (Coord.). Principios de Edafología. Cap. 5. Ed.FAUBA.

• Conti y Giuffré (ed). Edafología, bases y aplicacionesambientales argentinas. Cap. 4.3. Ed. FAUBA.

• Porta, López-Acevedo, Roquero. Edafología para laagricultura y el medio ambiente. Ed. Mundi-Prensa

43Dra. Susana Hang