Cálculo de la infiltración de agua en el bosque
Basado en un modelo de simulación con Vensim
Daniel de la Torre González
ddltg84@gmail.com
Debido a que el Área Natural Protegida del Bosque de la Primavera se encuentra en un espacio de uso urbano, agrícola, forestal y de aprovechamiento recreativo los impactos que se presentan son muy variables y en ocasiones irreversibles. El Instituto Tecnológico de Estudios Superiores de Occidente cuenta con dos predios en el Bosque de la Primavera en los cuales se les han implementados análisis de las condiciones física en la parte superior e inferior de la micro cuenca1, para estimar la eficiencia de los resultados en los trabajos de conservación de suelos, reforestación, corte de arbustos y mantenimiento a espacios reforestados. Sabiendo que la vegetación tiene un factor muy importante en la infiltración del agua a los mantos freáticos se desarrollará un modelo de simulación del sistema ambiental dinámico con respecto la capacidad de infiltración que se presenta en ambos predios, mediante análisis de estudio de suelo como el coeficiente de infiltración, propiedades físico químicas del suelo, tipo y calidad de la vegetación. Con los coeficientes de infiltración se genera un primer modelo en el cual se analiza la cantidad de agua que se logra infiltrar, resaltando las características físico químicas del suelo y la el tipo de vegetación que se presenta. Posteriormente se realiza un nuevo levantamiento de coeficientes de infiltraciones y de igual manera se recolectara la características fisicoquímicas y la vegetación existente. Con esta información se realizaran un análisis matemático y estadístico para elaborar un modelo matemático en el que se interpola la información faltante para mejorar los resultados.
Con la finalidad de poder hacer que el modelo elaborado se convierta en un modelo dinámico que logre determinar la importancia de la vegetación en el coeficiente de infiltración debido al cambio radical en las propiedades fisicoquímicas de los espacios áridos y espacios con vegetación. Una vez modelados estos espacios se podrá transpolar a un Sistema de Información Geográfica SIG de la primavera e interpretar un estimado del coeficiente de infiltración por vegetación en espacios con poca pendiente. Para finalizar este estudio se proyectaran los espacios propensos a inundaciones por saturación de agua en el subsuelo.
Parámetros Climatológicos: está representado por dos tipos: Templado subhúmedo y semicálido subhúmedo, ambos con lluvias en veranos e invierno. Las temperaturas media anual es de 20.6 °C con una desviación estándar de 6.5 °C. Siendo enero el mes más frio y más cálido Junio. Características Bióticas: Es un bosque de Encino – Pino del tipo tropical caducifolio, donde existen 5 diferentes especies de pino, 11 especies de encino que cuentan con una altura promedio 5 y 15 metros. También existen tres comunidades vegetales: rupícola; aquellas plantas que se desarrollan sobre las rocas, ruderal; se establecen principalmente en la apertura de caminos, áreas de cultivo y riparios aquella que se establece en los márgenes de los ríos, arroyos permanentes y temporales. Se estima un promedio de 795 especies de plantas y 255 hongos. Los fluidos que se infiltran a menudo contiene sales, estas pueden afectar la viscosidad del fluido en la velocidad de circulación del agua a través de los poros del suelo. Características del medio permeable: la infiltración del agua en el suelo está en función del tamaño de los poros y también está en proporción de la estabilidad de la tormenta o riego. De igual manera está en función del tipo de suelo, es decir si la partícula es fina tipo arcilla el agua no tiene la facilidad de infiltración como es en el bosque de la primavera que está formada de un gran porcentaje de jal, donde sus poros son espaciados y con mayor facilidad de infiltración.
Mediante un modelo matematioco se realiza un modelo de simulacion de sistemas ambientales. Este modelo se sedarrolla mediante en analisis de los datos significativos que se presentan en la interaccion de la infiltración, basado en las leyes de la fisica se le pude considerar como un modelo empirico. Mediante un balance de materia se realia un un modelo en el que se distribulle la materia. Para mejorar la calidad del modelo se dividira en modelos más pequeños llamados submodelos. Utilizando el software Vensin PLE se transforma en un modelo dinamico ya que se analiza la evolucion de las variables mediante el paso del tiempo. Utilizando un sistema metrico para desarrollar un analisis cuantitativo se desarrollan las siguientes variables. Utilizando la metodología de series de Taylor se desarrolla un modelo de Euler, en el cual se utiliza un incremento (Time Step) de 0.5, la unidad de tiempo se desarrolla en minutos. Únicamente se modelan 60 minutos. Como se presenta en la siguiente imagen, en la ilustración 1 se presentan el resto de las características.
El modelo matemático utiliza la metodología de Euler debido a que no es un sistema de cuarto orden. En el modelo 1 se presenta un sistema general del comportamiento del agua, en el cual se simula la infiltración de agua durante la precipitación. Debido a que no se cuentan con datos reales de la precipitación (duración, intensidad, temperatura, velocidad de viento, contaminación atmosférica, etc.) se generaliza la simulación únicamente al momento en el que se presenta la lluvia.
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