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UNIVERSIDAD NACIONAL AGRARIA DE LA SELVA
FACULTAD DE RECURSOS NATURALES RENOVABLES
DEPARTAMENTO ACADÉMICO DE CIENCIAS AMBIENTALES
INFORME DE PRACTICA PRE PROFESIONAL
APLICACIÓN DEL MODELO HELP PARA LA PREDICCIÓN DE
PRODUCCIÓN DE LIXIVIADO EN EL ÁREA PROPUESTO PARA EL
RELLENO SANITARIO HUAYNA CÁPAC – TINGO MARÍA
EJECUTOR : TITO HUARCAYA, José Luis
ASESOR : Ing. RENGIFO TRIGOZO, Juan Pablo
LUGAR DE EJECUCION : Laboratorio de análisis de suelos, UNAS
DURACION : 3 Meses
PERIODO : Enero – Marzo, 2016
Tingo María – Perú
2016
ÍNDICE DE CONTENIDO
Página
I. INTRODUCCIÓN ..................................................................................... 1
1.1. Objetivo general ........................................................................ 2
1.2. Objetivos específicos ................................................................ 2
II. REVISIÓN DE LITERATURA .................................................................. 3
2.1. Relleno sanitario ....................................................................... 3
2.1.1. Residuos solidos ......................................................................... 4
2.1.2. Residuos sólidos urbanos que llegan al relleno sanitario ............ 4
2.1.3. Composición física de los residuos sólidos domiciliarios en
porcentaje de Tingo María .......................................................... 4
2.2. Lixiviados .................................................................................. 4
2.2.1. Definición de lixiviado .................................................................. 4
2.2.2. Producción de lixiviado ................................................................ 6
2.3. Parámetros hídricos del suelo ................................................... 6
2.3.1. Porosidad .................................................................................... 6
2.3.2. Capacidad de campo................................................................... 8
2.3.3. Punto de marchitado permanente ............................................... 8
2.3.4. Conductividad hidráulica saturada .............................................. 9
2.3.5. El número de curva (CN) ........................................................... 17
2.4. El modelo HELP ...................................................................... 21
2.4.1. Antecedentes ............................................................................ 22
2.5. Desarrollo conceptual del modelo HELP ................................. 23
2.5.1. Datos necesarios para la aplicación del modelo........................ 26
2.5.2. Datos sobre las características de los materiales vertidos......... 29
2.5.3. Datos sobre el diseño del vertedero .......................................... 32
2.5.4. Hipótesis de partida del modelo HELP ...................................... 33
2.5.5. Limitaciones del modelo HELP .................................................. 34
2.5.6. Evolución y perspectivas de los modelos de predicción de
lixiviados en vertederos ............................................................ 35
2.6. Métodos de cálculo de los parámetros del modelo HELP ....... 36
2.6.1. Generación sintética de datos climáticos .................................. 36
2.6.2. Precipitación .............................................................................. 36
2.6.3. Temperatura y radiación solar ................................................... 38
2.6.4. Parámetros de retención de humedad ...................................... 39
2.6.5. Conductividad hidráulica ........................................................... 40
2.6.6. Índice de área foliar y profundidad de la zona de evaporación . 41
2.6.7. Escorrentía ................................................................................ 42
2.6.8. Evapotranspiración potencial .................................................... 44
2.6.9. Infiltración .................................................................................. 48
2.6.10. Drenajes .................................................................................... 48
III. MATERIALES Y MÉTODOS ................................................................. 51
3.1. Ubicación ................................................................................ 51
3.1.1. Ubicación política ...................................................................... 51
3.1.2. Ubicación geográfica ................................................................. 51
3.2. Descripción de la zona de estudio .......................................... 52
3.2.1. Fauna ........................................................................................ 52
3.2.2. Clima ......................................................................................... 53
3.2.3. Geología .................................................................................... 53
3.2.4. Fisiografía .................................................................................. 53
3.2.5. Vegetación ................................................................................ 53
3.2.6. Accesibilidad ............................................................................. 53
3.2.7. Zona de vida .............................................................................. 54
3.3. Materiales y equipos ............................................................... 54
3.3.1. Materiales .................................................................................. 54
3.3.2. Equipos ..................................................................................... 54
3.4. Metodología ............................................................................ 55
3.4.1. Determinación de parámetros hídricos del suelo ...................... 55
3.4.2. Simulación en HELP.................................................................. 57
IV. RESULTADOS ...................................................................................... 60
4.1. Parámetros hidrológicos del suelo. ......................................... 60
4.1.1. Porosidad .................................................................................. 60
4.1.2. Capacidad de campo................................................................. 61
4.1.3. Punto de marchitamiento permanente (PMP) ........................... 61
4.1.4. Conductividad hidráulica saturada ............................................ 62
4.1.5. Número de curva a partir de la clase textural del suelo ............. 63
4.2. Simulación de producción de lixiviado del área propuesta
para el Relleno Sanitario Huayna Cápac ................................ 63
4.2.1. Simulación del año 2011 ........................................................... 63
4.2.2. Simulación del año 2012 ........................................................... 64
4.2.3. Simulación del año 2013 ........................................................... 65
4.2.4. Simulación del año 2014 ........................................................... 65
4.2.5. Simulación del año 2015 ........................................................... 66
4.2.6. Producción mensual de lixiviado y precipitación media
mensual .................................................................................... 67
4.2.7. Producción anual de lixiviado y la evapotranspiración .............. 68
V. DISCUSIÓN ........................................................................................... 71
VI. CONCLUSIONES .................................................................................. 73
VII. RECOMENDACIONES.......................................................................... 74
VIII. REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS ...................................................... 75
IX. ANEXO .................................................................................................. 80
ANEXO A. Resultados de simulación del software HELP ......................... 80
ANEXO B. Interfaz e ingreso de datos en HELP .................................... 102
ANEXO C. Datos climáticos .................................................................... 109
ANEXO D. Plano de ubicación del área propuesta para relleno
sanitario ................................................................................ 121
ANEXO E. Panel fotográfico ................................................................... 122
ÍNDICE DE CUADROS
Cuadro Página
1. Interpretación del porcentaje de porosidad. ............................................... 7
2. Capacidad de campo de los suelos en función de la profundidad. ............ 8
3. Características de suelo en función a su textura. ..................................... 10
4. Resumen de los métodos de medición de la conductividad hidráulica
saturada. .................................................................................................. 12
5. Números de la curva para pastizales y arboledas. ................................... 19
6. Características básicas de 42 elementos tipo generalmente utilizados
en vertederos. .......................................................................................... 29
7. Coordenadas UTM del terreno propuesto para relleno sanitario .............. 51
8. Cuadro para toma de datos de infiltración. .............................................. 56
9. Características de diseño del relleno sanitario ......................................... 58
10. Datos generales de diseño y zona evaporativa ...................................... 59
11. Datos de evaporación y tiempo .............................................................. 59
12. Porosidad de suelo ................................................................................ 60
13. Capacidad de campo del suelo .............................................................. 61
14. Punto de marchitez permanente ............................................................ 61
15. Numero de curva .................................................................................... 63
16. Resultados obtenidos para 5 años de simulación del relleno sanitario .. 68
17. Valores promedio mensual del año 2011 al 2015 .................................. 68
ÍNDICE DE FIGURAS
Figura Página
1. Perfil de relleno sanitario culminado con cubierta instalado. ...................... 3
2. Composición Física de los Residuos Sólidos Domiciliarios ....................... 5
3. Conductividad hidráulica saturada ................................................... 14
4. Efecto de la diferencia de niveles de agua entre ambos anillos. 4a) el
flujo entra hacia el anillo interior 4b) el flujo abandona del anillo interior
(ASENCIO et al., 2011b). ......................................................................... 15
5. Juegos de anillos ................................................................................. 16
6. Detalle de la instalación de los anillos ...................................................... 17
7. Cuadro de NC de acuerdo a la precipitación. ........................................... 18
8. Esquema del balance hídrico de un vertedero de R.S.U. ........................ 23
9. Esquema conceptual del modelo HELP. ................................................... 24
10. Diagrama de entrada (INPUT) y salida (OUTPUT) de datos en el
modelo HELP. ........................................................................................ 26
11. Conductividad hidráulica saturada del suelo del área propuesto para
relleno sanitario. .................................................................................... 62
12. Caudal de lixiviado para el año 2011 ..................................................... 63
13. Caudal de lixiviado para el año 2012 ..................................................... 64
14. Caudal de lixiviado para el año 2013 ..................................................... 65
15. Caudal de lixiviado para el año 2014 ..................................................... 66
16. Caudal de lixiviado para el año 2015 ..................................................... 66
17. Producción mensual de lixiviado y precipitación media mensual ........... 67
I. INTRODUCCIÓN
En la gestión de los problemas ambientales es necesario conocer el
comportamiento del sistema a tratar, una forma de conocer es mediante el
modelo de simulación que muestra la respuesta que tendrá el proceso frente a
las diversas alternativas de diseño.
Para el desarrollo del presente trabajo se utilizó el modelo HELP
(Evaluación Hidrológica de Rellenos Sanitarios, por sus siglas en inglés). Este
modelo fue desarrollado para asistir a diseñadores y evaluadores de rellenos
sanitarios en la estimación de la producción de lixiviados y el movimiento de agua
a través del relleno. Fue desarrollado por la Estación Experimental Waterways
del Cuerpo de Ingenieros del Ejército de los Estados Unidos para la Agencia de
Protección Ambiental Federal (USEPA).
Este modelo simula el balance hídrico de un relleno sanitario, basado
en un modelo cuasi bidimensional.
Para poder ejecutar el modelo se utilizó el software HELP, el cual
requiere datos de estudio de suelo (porosidad, capacidad de campo, punto
marchitamiento, conductividad hidráulica, contenido de humedad y numero de
curva) y datos (precipitación, temperatura, dirección del viento y humedad
relativa.
2
1.1. Objetivo general
- Aplicar la simulación del modelo HELP para la predicción de
producción de lixiviado en la propuesta de relleno sanitario Huayna
Cápac.
1.2. Objetivos específicos
- Determinar los parámetros hídricos del suelo a la propuesta de RR.
SS. de la ciudad de Tingo María, y el número de curva a partir de la
clase textural del suelo.
- Realizar la simulación de predicción de producción de lixiviado del
área propuesta para relleno sanitario.
II. REVISIÓN DE LITERATURA
2.1. Relleno sanitario
Es un sitio de disposición en tierra que aplica un método diseñado
para disponer los residuos sólidos en una forma que minimice los riesgos
ambientales al repartirlos, reducidos hasta un volumen mínimo practico, y aplicar
y compactar material de cubierta al final de cada día (DAVIS y MASTEN, 2005).
Figura 1. Perfil de relleno sanitario culminado con cubierta instalado. Fuente: TCHOBANOGLOUS y KREITH (2002)
Estos sitios de disposición final a su vez conllevan la generación de
lixiviado que resulta de la percolación de agua a través de los residuos, aunque
algunos autores lo definen como aguas residuales altamente contaminadas
(Gupta et al., 2007, citado por AMADOR, 2011).
4
2.1.1. Residuos solidos
Son materiales desechados que, por lo general, carecen de valor
económico para el común de las personas y se les conoce coloquialmente como
"basura". También, se encuentran dentro de esta categoría, los materiales
semisólidos (como el lodo, el barro, la sanguaza, entre otros) y los generados
por eventos naturales (OEFA, 2016).
2.1.2. Residuos sólidos urbanos que llegan al relleno sanitario
González y Buenrostro (2012), citado por OLASCOAGA (2014)
realizaron una investigación en el 2012 referente a la composición de los
residuos depositados en dos sitios de disposición final en México, encontrando
que predominaba la materia orgánica, seguida de residuos plásticos (bolsas y
plástico rígido), en tercer lugar, se encontraba el pañal desechable y el cuarto y
quinto lugar lo ocupaban el vidrio y el material ferroso.
2.1.3. Composición física de los residuos sólidos domiciliarios en
porcentaje de Tingo María
En la Figura 2 se presenta la composición física de los residuos
sólidos domiciliarios de la ciudad de Tingo María para el año 2015.
2.2. Lixiviados
2.2.1. Definición de lixiviado
Los lixiviados son vertidos líquidos con una alta carga contaminante
que se producen como consecuencia de la degradación de los residuos
depositados en el vertedero y del agua de lluvia infiltrada a través de los residuos
(VILAR, 2015).
Méndez et al. (2009), citado por GUANOLUISA (2012) menciona que
los lixiviados resultan de la percolación de líquidos a través de los desechos en
proceso de estabilización.
5
Figura 2. Composición Física de los Residuos Sólidos Domiciliarios
Fuente: MPLP, 2015.
Méndez et al. (2009), citado por GUANOLUISA (2012) menciona que
los lixiviados resultan de la percolación de líquidos a través de los desechos en
proceso de estabilización.
Se entiende por lixiviado el líquido residual que es generado en la
descomposición bioquímica de los residuos o como resultado de la percolación
de agua desde fuentes externas (drenaje superficial, lluvia, aguas subterráneas,
aguas de manantiales subterráneos), a través de los residuos en procesos de
degradación, extrayendo materiales disueltos o en suspensión. Este líquido
tiende a salir por gravedad, por la parte inferior del Relleno Sanitario, hasta que
una capa impermeable lo impida (MENDOZA y LOPEZ, 2004).
Los lixiviados son líquidos oscuros que se producen por la
descomposición de la materia orgánica y el agua que entra al relleno por la
precipitación, los cuales, al fluir, disuelven sustancias y arrastran partículas
contenidas en los residuos (CHAVARRO et al., 2006). En España según el RD
1481/2001, el lixiviado es cualquier líquido que percole a través de los residuos
6
depositados y que rezume desde o esté contenido en un vertedero. Es el líquido
que se filtra a través de los residuos sólidos y que extrae materiales disueltos o
en suspensión (Tchobanoglous et al., 1994, citado por GARCIA, 2012).
2.2.2. Producción de lixiviado
La producción de lixiviado en un relleno sanitario varía de acuerdo a
zona climática del lugar. El relleno sanitario La Esmeralda, ubicado en una zona
sub tropical, con precipitación media anual de 2000 mm (BETANCOURTH y
VILLADA, 2013). Mientras que en el relleno sanitario Álamo – Murcia, ubicado
en una zona árida con una precipitación anual de 240 mm, la producción de
lixiviado anual es de 800L (SENENT, 2012).
Según DAVIS y MASTEN (2005) el lixiviado es el líquido que
atraviesa el relleno, que extrae material disuelto y suspendido del material de los
residuos. El líquido entra en el relleno proveniente de fuentes externas, como
lluvia, drenaje superficial, aguas subterráneas y el líquido contenido y producido
debido a la descomposición del residuo.
2.3. Parámetros hídricos del suelo
2.3.1. Porosidad
La porosidad de los suelos habitualmente se determina de forma
indirecta a partir del valor de la densidad aparente; en laboratorio se puede
medir de forma directa utilizando un porómetro. La densidad real normalmente
se considera estándar para todos los suelos, y se le asigna un valor medio de
2,65 g/cm3 (ASENCIO et al., 2011a).
ASENCIO et al. (2011a) menciona en cuanto a la densidad aparente,
para su determinación es necesario que el suelo permanezca inalterado
manteniendo intacta su estructura. Se puede medir in situ, aunque el resultado
obtenido con los métodos de campo es poco exacto. Una de las técnicas más
populares de hacerlo consiste en tomar todo el suelo de un pequeño agujero,
asegurándose de que no se desmoronen sus paredes. A continuación, el agujero
7
se rellena completamente con arena seca procedente de un recipiente de
volumen conocido, y el suelo extraído se introduce en una bolsa para
posteriormente secarlo y pesarlo. Los cálculos a realizar son:
- Volumen total - volumen final = volumen agujero
- Densidad: masa de suelo extraído/volumen del agujero
Como alternativa a este procedimiento, rápido, pero poco exacto, lo
más habitual es tomar muestras inalteradas en anillos estándar y realizar las
medidas de volúmenes y masas en el laboratorio. Para la determinación del
volumen con una precisión rigurosa podremos utilizar una balanza hidrostática o
un picnómetro de agua, aplicando en ambos casos el principio de Arquímedes:
“todo cuerpo (C) sumergido en un fluido (f) desplaza un volumen (Vc) igual al
peso del fluido desalojado (ASENCIO et al., 2011a).
VC = Pf = mfg
Y puesto que ρ =M
V, entonces
MC
VC= ρfVfg
Ecuación en la que podemos despejar ρ conociendo la masa del
cuerpo y la densidad y el volumen del fluido desalojado (habitualmente agua).
Cuadro 1. Interpretación del porcentaje de porosidad.
Porosidad total (%) Interpretación
<30 Muy baja
30 – 40 Baja
40 – 50 Media
50 – 60 Alta
> 60 Muy alta
Fuente: FLORES y ALCALÁ (2010)
8
2.3.2. Capacidad de campo
La capacidad de campo es el contenido de agua que se retiene en
un suelo después de ser saturado con agua Lambers et al. (1998) citado por
DONADO (2004). La capacidad de campo es el volumen de agua que es capaz
de retener el suelo. Se expresa en milímetros (DURÁN, 2000).
Cuadro 2. Capacidad de campo de los suelos en función de la profundidad.
Tipo de suelo Capacidad de campo (mm de profundidad)
Arenoso 0.33 – 0.85
Ligeros 0.85 – 1.25
Medios 1.25 – 1.90
Arcillosos 1.90 – 2.10
Fuente: DURÁN (2000).
2.3.3. Punto de marchitado permanente
Punto de Marchitez Permanente (PMP) es el potencial hídrico del
suelo más negativo al cual las hojas de las plantas no recobran su turgencia. En
efecto, el valor del PMP depende de las condiciones climáticas del suelo y de la
conductividad hidráulica. Singer & Munns (1999) y Sykes (1969) citados por
MARIÑO (2006), encuentran variación entre las especies de -7 a -39 bares, sin
embargo, el PMP es cercano a los - 15 bares, aunque depende del tipo de planta.
El contenido hídrico correspondiente al PMP es una información
indispensable para determinar el agua útil para los cultivos, empleándose en los
balances o simulación de la dinámica hídrica en suelos y en el estudio de
factibilidad. diseño y operación de sistemas de riego. Si bien no es una constante
del suelo, por lo general se la acepta como tal, asociándola al agua retenida a
1.5 (MARIÑO. 2006). Como estimador del método "biológico corriente" con
9
plantas de girasol, diversos autores han intentado estimar el PMP a través de
métodos indirectos, tal es el caso del volumen de sedimentación probado para
suelos mendocinos por Nijensohn y Pilasi (1969), citado por MARIÑO (2006) y
en suelos santafesinos (Jacobi y Quaino, 1980, citado por MARIÑO, 2006).
2.3.4. Conductividad hidráulica saturada
La conductividad tiene unidades [LT-1], la cual es equivalente a la
movilidad que es definida como la relación entre la permeabilidad, k y la
viscosidad cinemática, que tiene unidades [L3 . M-1 . T]. La conductividad
hidráulica (K=ρgk/µ) puede ser dividida en dos términos, la fluidez (ρg/µ) y la
permeabilidad intrínseca (k). La permeabilidad intrínseca es función de la
estructura del poro y su geometría y es una propiedad solamente del medio, con
unidades [L-2] (Tindall y Kunkel,1999; citado por COELLO et al., 2001).
- Zona Saturada o Zona de Presiones Intersticiales Positivas: Es aquella
limitada superiormente por la superficie freática y en donde el agua llena
todos los espacios vacíos o poros existentes en el medio, y se encuentra
experimentando presiones positivas en relación con la presión atmosférica
(GOMEZ et al., 2008).
- Zona Parcialmente Saturada o Zona de Presiones Intersticiales
Negativas: Está limitada inferiormente por la superficie freática y
superiormente por la superficie del terreno, usualmente se le conoce como
zona vadosa o zona de aireación y en ella se pueden distinguir tres
subzonas: la primera de ellas es la sometida a evapotranspiración la cual
esta comprendida entre la superficie del terreno y los extremos radiculares
de la vegetación; la segunda es la intermedia que se ubica debajo de la
anterior pero que no presenta formaciones radiculares y, la tercera es la
capilar en la cual los poros se hallan saturados pero el agua de poros
presenta una succión (presión inferior a la atmosférica) por efecto del
ascenso capilar desde la zona saturada (cuya superficie se encuentra a
presión atmosférica). El límite entre las subzonas capilar e intermedia
10
puede ser o no claramente apreciable dependiendo de las características
del suelo (GOMEZ et al., 2008).
Cuadro 3. Características de suelo en función a su textura.
Textura Conductividad
hidráulica (cm/hr)
Porosidad (%)
Densidad aparente (mg/m3)
CC (%) PMP (%) CRAD
(%)
Arenoso 5(2.2-25) 38(32-42) 1.65(1.55-
1.8) 9(5-16) 4(2-6) 8(6-10)
Franco arenoso
2.5(1.7-7.6) 43(40-47) 1.5(1.4-1.6) 14(10-20) 6(4-8) 12(9-15)
Franco arenoso
1.3(0.8-2) 47(43-499 1.4(1.36-1.5) 22(15-30) 10(8-12) 17(14-20)
Franco arcilloso
0.8(0.25-1.5) 49(47-54) 1.35(1.3-1.4) 27(25-35) 13(11-15) 19(16-22)
Arcillo limoso
0.25(0.03-0.5) 51(49-539 1.3(1.3-1.4) 31(24-40) 15(13-17) 21(18-23)
Arcilloso 0.05(0.01-1) 53(51-55) 1.25(1.2-1.3) 35(30-70) 17(15-19) 23(20-25)
CC, capacidad de campo; PMP. Punto de marchitamiento permanente; CRAD, capacidad de retención de
agua disponible. Los valores entre paréntesis corresponden al rango más común.
Fuente: FLORES y ALCALÁ (2010)
2.3.4.1. Conductividad hidráulica en suelos totalmente saturados
El movimiento del agua en el suelo se controla por dos factores: la
resistencia de la matriz del suelo para fluir agua, y las fuerzas que actúan en
cada elemento o unidad de agua del suelo. La ley de Darcy, la ecuación
fundamental que describe el movimiento de agua en el suelo, relaciona la
proporción de flujo con estos dos factores. El flujo saturado ocurre cuando la
presión del agua de poros es positiva; es decir, cuando el potencial matricial del
suelo es el cero. En la mayoría de suelos esta situación tiene lugar cuando
11
aproximadamente el 95% del espacio del poro total está lleno con agua. El
restante 5% está lleno con el aire atrapado (GOMEZ et al., 2008).
2.3.4.2. Conductividad hidráulica en suelos parcialmente saturados
Es bien reconocido y confirmado experimentalmente el hecho de que
la ley de Darcy es válida para flujo de agua en medios parcialmente saturados
siempre y cuando se tenga en cuenta la dependencia de la conductividad
hidráulica con el contenido de humedad. Algunos científicos como Childs y Collis
– George Juang & Holtz, (1986), citado por GOMEZ et al. (2008). encontraron
experimentalmente que el valor de K es función de la humedad volumétrica del
suelo, θ. La validez de esta teoría radica en la suposición que el arrastre de
fluido en la interfase aire – agua es despreciable. El comportamiento general de
la función K(θ) está bien establecido, gracias a investigaciones de Richards,
Moore, Childs y Collis-George, Juang & Holtz, (1986) citado por GOMEZ et al.
(2008) entre otros investigadores en el área de la hidráulica de suelos y
extracción de petróleo. GOMEZ et al. (2008) menciona que se ha encontrado
que K decrece muy rápidamente a medida que el contenido de humedad
disminuye respecto al valor de saturación. Algunas de las razones para este
comportamiento son las siguientes:
- La sección transversal disponible para el flujo decrece con θ.
- Los poros de mayor tamaño son los primeros que se desocupan al
disminuir la humedad. El cambio de la conductividad hidráulica de un
medio poroso es directamente proporcional al cuadrado del radio de
los poros, mientras que la humedad es proporcional a la primera potencia
de dicho radio, por lo que se puede esperar que K decrezca mucho más
rápidamente que θ.
- A medida que θ decrece, se incrementa la posibilidad de que parte del
agua quede atrapada en poros y cuñas aisladas de la red tridimensional
12
general de agua. Una vez la continuidad ha sido rota, no puede haber flujo
en fase líquida.
2.3.4.3. Métodos de medición de la conductividad hidráulica
La medición de la conductividad hidráulica por cualquier método
produce un valor equivalente para cada patrón particular de flujo producido en
un suelo uniforme por las condiciones de frontera del método utilizado. Este
valor será diferente para cada condición de frontera si los suelos varían
espacialmente (Youngs, 2001, citado por COELLO et al., 2001).
Cuadro 4. Resumen de los métodos de medición de la conductividad hidráulica saturada.
Clase de
método Método Equipo Comentario
Método de
laboratorio
1. Permeámetro de
carga constante ES
Se usan pequeños núcleos y
columnas de suelo
2. Permeámetro de
carga variable en
Suelos Saturados
ES Se usan pequeños núcleos y
columnas de suelo
Método de
Laboratorio
en Suelos
Saturados
Parcialmente
1. Método de
Infiltración ES
Se usan pequeños núcleos y
columnas de suelo. Sólo es
necesario agregar una
pequeña cantidad de agua
2. Permeámetro de
momento variable AE
Se usan columnas largas de
suelo uniforme
Método de
campo con
nivel freático
1. Hoyo con barrena ES Se usan columnas cortas de
suelo uniforme
2. Piezométrico ES Muestras de suelo bajo el
nivel freático
3. Dos pozos ES Muestras de suelo en la
vecindad de la base abierta
13
4. Bombeo de pozos EPP Muestras de suelo entre las
dos perforaciones
5. Drenaje de tierra ES Usadas en pruebas de
acuíferos a profundidad
Método de
campo sin
nivel freático
1. Permeámetro de
hoyo perforado ES
Muestras de suelo entre las
líneas de drenaje
2. Inverso del hoyo
con barrena ES
Muestras de suelo en la
vecindad de la superficie
húmeda
3. Permeámetro con
entrada de aire AE
Muestras de suelo en la
vecindad de la superficie
húmeda
4. Infiltrómetro de
disco ES
Muestras de suelo dentro del
tubo aislado
5. Goteo ES Muestras de suelo cercana a
la superficie
6. Sorptividad AE Muestras de suelo cercana a
la superficie
7. Infiltrómetro de
presión AE
Usado en muestras de baja
permeabilidad (También
puede clasificarse como un
método de campo con nivel
freático)
8. Infiltrómetro de
doble anillo ES
Muestras de suelo cercana a
la superficie
ES: Equipo simple, usualmente encontrado los laboratorios de suelos o fácilmente fabricable.
AE: Aparato especial, requiere taller para facilitar su ensamble.
EPP: Equipo de perforación de pozos.
Fuente. Youngs (2001), citado por COELLO et al. (2001)
2.3.4.4. Método de infiltración
El método consiste en saturar una porción de suelo limitada por dos
anillos concéntricos para a continuación medir la variación del nivel del agua en
el cilindro interior.
14
El tiempo que transcurra hasta alcanzarse las condiciones finales de
saturación dependerá de la humedad previa, la textura y la estructura del suelo,
el espesor del horizonte por el que discurre el agua, y la altura del agua en el
anillo interior (ASENCIO et al., 2011b).
Figura 3. Conductividad hidráulica saturada
Lógicamente el tiempo de saturación será menor cuanto:
mayor sea la humedad previa del suelo
mayor sea el tamaño individual de las partículas de suelo (textura)
mayor sea la cantidad y estabilidad de los agregados del suelo (estructura)
mayor sea el espesor del horizonte del suelo por el que circula el agua
mayor sea la altura de la lámina de agua en el anillo interior
La tasa de infiltración es la velocidad con la que el agua penetra en
el suelo a través de su superficie. Normalmente la expresamos en mm/h y su
valor máximo coincide con la conductividad hidráulica del suelo saturado
(ASENCIO et al., 2011b).
El método original desarrollado por Munz parte de la idea de que
colocados los dos anillos y obtenida la situación de saturación, la diferencia de
nivel del agua (H) en los anillos interior y exterior provoca un flujo de agua que
15
será de entrada hacia el anillo interior (Figura 4a) si la altura es mayor en el tubo
exterior, o de salida si es inferior (Figura 4b) (ASENCIO et al., 2011b).
a b
Figura 4. Efecto de la diferencia de niveles de agua entre ambos anillos. 4a) el flujo entra hacia el anillo interior 4b) el flujo abandona del anillo interior (ASENCIO et al., 2011b).
En cualquier caso, además de la componente del flujo de agua QH
debida a la diferencia de nivel H entre los dos anillos, el agua abandona ambos
cilindros por la superficie del suelo en el que están instalados como
consecuencia de su porosidad. Por tanto, el flujo neto que abandona (o penetra
en su caso) el anillo interior es en realidad el resultado de dos componentes: la
componente debida a la diferencia de nivel de agua en los anillos, el “leakage”;
y la componente debida a la capacidad de absorción del suelo, la infiltración
(ASENCIO et al., 2011b).
Los anillos utilizados pueden ser de hierro o de acero. Sin embargo,
si tenemos en consideración la elevada pedregosidad de los suelos
mediterráneos, en la mayoría de las ocasiones no será aconsejable utilizar los
cilindros de acero. Aunque si lo piensas un poco seguro que encuentras algunas
condiciones (tipo de suelo, técnica de manejo, cubierta vegetal,) en la que
puedes dejar los anillos de hierro en casa.
16
Figura 5. Juegos de anillos
En el modelo de mayor aceptación el equipo consta de tres juegos
de 2 anillos cada uno de ellos. Los diámetros de los anillos pequeños son 28, 30
y 32 cm. y los diámetros correspondientes a los anillos externos son 53, 55 y 57
cm (Figura 5) (ASENCIO et al., 2011b).
Con este material se pueden realizar simultáneamente hasta tres
experiencias en localizaciones próximas de características edáficas similares; de
esta forma conseguirás eliminar en mayor medida la influencia de la variabilidad
espacial de los suelos que si únicamente realizas una prueba.
ASENCIO et al. (2011b) menciona que se debe buscar
emplazamientos distantes menos de 10 metros y, a ser posible, cerca de una
calicata descrita y así disponer de información detallada acerca del suelo. Para
la interpretación de los resultados es conveniente hacer un muestreo de la
humedad a diferentes profundidades antes y después del ensayo.
Como otros accesorios dispones de tres juegos de flotadores
graduados para medir la fluctuación del nivel del agua, un martillo y una cruceta
17
o tapa de conducción de esfuerzos (Figura 6). El martillo de goma y la tapa, o
cruceta en su caso, se emplean para clavar los dos anillos simultáneamente
hasta la misma profundidad. La tapa está provista de un cabezal que absorbe la
fuerza del impacto del martillo al tiempo que distribuye está homogéneamente
por el borde de los dos anillos (ASENCIO et al., 2011b).
Figura 6. Detalle de la instalación de los anillos
2.3.5. El número de curva (CN)
El método del número de curva utiliza como primer dato de entrada
la lluvia Escorrentía precipitada (I) en la zona, asumiendo por tanto que en una
misma cuenca diferentes lluvias provocarán diferentes escorrentías. Lo más
conveniente será considerar para la estima aquélla lluvia que genere mayor
escorrentía, de ahí que debamos utilizar el tiempo de concentración (tc) como
punto de entrada en las curvas IDF (Intensidad-Duración-Frecuencia) de nuestra
zona (ADREINA, 2012).
El número de curva (CN) es un parámetro empírico que se calcula
con el método desarrollado pe el Servicio de Conservación de Suelos (SCS)
actualmente Servicio de Conservación de le Recursos Naturales (NRCS) de los
18
EEUU. Se representa mediante un número adimensional en curvas
estandarizadas, las que varían entre 0 y 100; donde un área con CN = 0 no tienen
escurrimiento y otra con CN = 100 es impermeable y toda la precipitación genera
escorrentía (SEGOVIA y HANG, 1998).
Figura 7. Cuadro de NC de acuerdo a la precipitación. Fuente: ADREINA (2012).
o mediante la expresión matemática siguiente
𝑄 =(𝐼 − 0.2𝑆)2
𝐼 + 0.8𝑆
Donde:
Q = escorrentía (mm)
I = cantidad de lluvia (mm)
S = es la diferencial máxima potencial entre caída y la escorrentía generada
𝑆 =25400
𝑁− 254
N = Número de curva
19
Cuadro 5. Números de la curva para pastizales y arboledas.
Descripción del uso
Uso de suelo Condición hidrológica
Grupo hidrológico del suelo
A B C D
Pastos o pastizales
Pobre 68 79 89 89
Regular 49 69 79 84
Buena 39 61 74 80
Pradera - 30 58 71 78
Matorral con vegetación herbácea
Pobre 48 67 77 83
Regular 35 56 70 77
Buena 30 48 65 73
Matorral con vegetación herbácea
Pobre 57 73 82 86
Regular 43 65 76 82
Buena 32 58 72 79
Matorral con vegetación
Pobre 45 66 77 83
Regular 36 60 73 79
Herbácea Buena 30 55 70 77
Granjas, edificaciones y caminos
- 59 74 82 86
Fuente: USADA (1986), citado por LUZURIAGA (2012).
2.3.5.1. Condición hidrológica
Este parámetro indica los efectos del tipo de cubierta y de su
tratamiento sobre la infiltración y la escorrentía. Generalmente es estimada a
través de la densidad de la planta que cubre el suelo o de los residuos
acumulados sobre él (LUZURIAGA, 2012).
20
La condición hidrológica indica el grado de cobertura del terreno que por lo
general es (LUZURIAGA, 2012):
Cobertura < 50% mala
Cobertura entre 50 y 75 regular
Cobertura > 75% buena.
2.3.5.2. Clasificación del grupo hidrológico del suelo
Se define al grupo hidrológico al conjunto de suelos que se pueden
agrupar en una misma categoría por poseer una capacidad similar de producir
escorrentía, bajo ciertas condiciones de precipitación y de cobertura vegetal.
(FERNÁNDEZ, 2006).
El método desarrollado por la Soil Conservation Service, clasifica a
los suelos en cuatro grupos que se los definen a continuación:
Grupo A: Tiene bajo potencial de escurrimiento cuando está completamente
mojada. Estos suelos suelen tener menos del 10 por ciento de arcilla y más del
90 por ciento de arena o grava y tienen texturas de grava o arena. Incluye las
arenas profundas muy permeables y los agregados limosos procedentes de las
deposiciones (VILLÓN, 2002).
Grupo B: Tienen potencial de escurrimiento moderadamente bajo cuanto se
encuentra totalmente saturado. Estos suelos suelen tener entre un 10% y 20%
de arcilla y arena, 50% a 90% de arena arcillosa o texturas franco arenosas.
Incluye suelos arenosos y franco-limosos de moderada profundidad y con tasas
de infiltración mínimas por encima de la media, comprendidas entre 3.81 mm/h
a 7.62 mm/h (MARTÍNEZ, 2009).
Grupo C: Estos suelos suelen tener entre un 20% y 40 % de arcilla y menos del
50 % de arena y tienen texturas franco limosa, franco arcillo arenoso, franco
arcilloso, limoso y arcilloso. Incluye suelos poco profundos de todas las clases
21
texturales; con tasas mínimas de infiltración por debajo de la media,
comprendidas entre 1.27 mm/h a 3.81 mm/h (MARTÍNEZ, 2009).
Grupo D: Los suelos de este grupo tienen un potencial alto de escurrimiento
cuando está completamente mojada. Estos suelos tienen más del 40 % de arcilla,
menos del 50 % de arena, y tienen texturas arcillosas. Incluye suelos con altas
tasas de expansión en la superficie o en la subsuperficie; presentan tasas de
infiltración mínimas, aproximadamente de 1.27 mm/h (MARTÍNEZ, 2009).
2.4. El modelo HELP
El modelo HELP (Hydrologic Evaluation of Landfill Performance) es
un modelo desarrollado por el Cuerpo de Ingenieros del Ejército de los Estados
Unidos de América para la Agencia de Protección del Medioambiente
Norteamericana (EPA, Environmental Protection Agency). Sus propios autores
lo definen como un modelo cuasi-bidimensional, ya que además de contener un
modelo de drenaje vertical unidimensional, añade un modelo de drenaje lateral
unidimensional. La mayoría de los modelos existentes que simulan el balance
hídrico de un vertedero evalúan únicamente el flujo en una dimensión (flujo
vertical a través de las distintas capas del vertedero) obviando el cálculo de flujos
laterales.
Sus principales ventajas, sobre sus precursores, son que tiene en
cuenta los procesos de flujo lateral, los flujos a través de los niveles-barrera y el
hecho de que modela sistemas multicapas.
El modelo HELP puede estimar los distintos componentes del
balance hidráulico que se produce en un vertedero, incluyendo el volumen de
lixiviados producidos en un determinado periodo de tiempo, o el espesor
saturado en las capas. Por lo tanto, los resultados proporcionados por el modelo
permiten comparar la generación potencial de lixiviados de distintas alternativas
de diseño, con el fin de poder seleccionar aquellos sistemas de drenaje o de
recogida de lixiviados más apropiados. Además, la predicción de los volúmenes
22
de lixiviados generados permite dimensionar adecuadamente la balsa de
lixiviados.
En la actualidad, es sin lugar a dudas, el modelo más utilizado. De
hecho, ha tenido tanta aceptación que se convertido en un requisito obligatorio
para la obtención de permisos para la operación de vertederos en los Estados
Unidos (SENENT, 2012).
2.4.1. Antecedentes
Las Versiones 1, 2 y 3 del modelo HELP fueron desarrolladas por la
U.S. Army Engineer Waterways Experiment Station (WES), en Vicksburg, Ms.,
para la U.S. EPA -Oficina de Residuos Sólidos (OSW), con el propósito de
proveer un soporte técnico a los programas de: Resourse Conservaron and
Recovery Act (RCRA) y Comprehensive Environment Response Compensation
and Liability Act (CERCLA) de la EPA.
La Versión 1 del programa HELP (SCHROEDER et al,. 1984),
mostró mayores adelantos que el programa Hydrologic Simulation on Solid
Waste Disposal Sites (HSSWDS, Perrier y Gibson 1980 y Schroeder y Gibson
en 1982), el que también fue desarrollado por WES. En la Versión 2 se introdujo
una serie de modificaciones y modelos como el Synthetic Weather Generator
(WGEN), desarrollado por el U.S. Agricultural Research Service (Richardson and
Wright, 1984), con el fin de generar valores diarios de precipitación, temperatura
y radiación solar y poder determinar la evapotranspiración.
La Versión 3 - más completa - ya ha sido presentada al público. Fue
desarrollada por Paul Schroeder y Lee Payton, quienes trabajaron en su
verificación durante varios años (CEPIS, 1995).
En 1995 CEPSI realiza simulación de producción de lixiviado para el
relleno sanitario El Zapallal, utilizando datos de la ciudad de San Diego.
23
2.5. Desarrollo conceptual del modelo HELP
El modelo HELP está basado esencialmente en un modelo de
balance hídrico Figura 8. Los procesos que se generan en todo el vertedero
están ligados entre sí en un orden secuencial, iniciándose con un balance hídrico
en la superficie del relleno, en donde se simula tanto la evapotranspiración del
suelo como los drenajes superficiales y los caminos recorridos por el agua. La
simulación continúa con la infiltración y el procedimiento mediante el cual el agua
pasa a través de las capas del vertedero, hasta ser recogida como lixiviado. De
esta forma, la modelación se aplica repetitivamente para cada día del periodo de
simulación establecido por el usuario.
Figura 8. Esquema del balance hídrico de un vertedero de R.S.U.
Fuente: (SENENT, 2012).
Las distintas capas que forman parte de la sección de un vertedero se
clasifican según su función hidráulica. En el modelo HELP se pueden distinguir
cuatro tipos de capas: capas de percolación vertical, capa de drenaje lateral, línea
de barrera de suelo y línea de geomembrana (SCHROEDER et al., 1994).
24
Figura 9. Esquema conceptual del modelo HELP. Fuente: SCHROEDER et al. (1994)
El flujo que se produce en las capas de percolación vertical (capas 1
y 5 del esquema anterior) es debido al drenaje que se produce por efecto de la
gravidez y está afectado por la evapotranspiración. Se asume que el drenaje
vertical no saturado se produce como consecuencia de la gravedad, siempre y
cuando el contenido de humedad del suelo sea mayor que la capacidad de
campo del mismo. Por lo tanto, la percolación producida en este tipo de capas
25
es función principalmente del contenido de humedad del suelo (SCHROEDER et
al., 1994).
Las capas de drenaje lateral (capas 2, 6, 7 y 9 del esquema anterior)
son aquellas cuya función es recoger los lixiviados generados y transportarlos
hasta los sistemas de recogida de los mismos. En este tipo de capas, HELP
modela el drenaje vertical exactamente igual que en las capas de percolación
vertical, pero permitiendo el drenaje lateral saturado. La conductividad hidráulica
en este tipo de capas debe ser mayor de 10-3 cm/s para poder facilitar el drenaje.
En cuanto a la pendiente inferior de la misma, su valor puede variar entre un 0 y
un 40% (SCHROEDER et al., 1994).
Las líneas de barrera de suelo o barreras de impermeabilización
(capas 4 y 11 del esquema anterior) tienen como función principal el evitar el
flujo vertical. Estas capas presentan conductividades hidráulicas muy inferiores
a las del resto de capas, generalmente por debajo de 10-6 cm/s. Las pérdidas o
fugas en este tipo de capas solamente pueden ocurrir cuando la humedad en la
capa superior sea mayor que la capacidad de campo de la barrera. El programa
asume que la barrera de impermeabilización está permanentemente saturada y
que sus propiedades no varían con el tiempo (SCHROEDER et al., 1994).
Las geomembranas (capas 3, 8 y 10 del esquema anterior) se sitúan
junto a las capas impermeables con el objetivo de reducir todo lo posible las
posibles fugas que se pudieran producir. Estas fugas (percolación) se pueden
producir como consecuencia de tres factores distintos: difusión de vapor, fallos
en la manufacturación de la membrana o defectos a la hora de llevar a cabo la
instalación de la misma (SCHROEDER et al., 1994).
En la Figura 10 se recogen de forma esquemática los datos de entrada y
salida del modelo HELP, que se desarrollan a continuación.
26
Figura 10. Diagrama de entrada (INPUT) y salida (OUTPUT) de datos en el
modelo HELP. Fuente: SENENT (2012).
2.5.1. Datos necesarios para la aplicación del modelo
Para poder obtener una correcta simulación hidrológica, este modelo
requiere datos climatológicos diarios, las características del suelo y las
especificaciones de diseño del vertedero. En general, la información requerida es
la siguiente (SENENT, 2012 y SCHROEDER et al., 1994):
Datos climatológicos: datos de precipitación, radiación solar,
temperatura y evapotranspiración.
Características del suelo: porosidad, capacidad de campo, punto de
marchitez, conductividad hidráulica, humedad inicial y número de curva
del SCS.
Diseño del vertedero: capas, pendiente de la superficie, sistemas de
recolección de lixiviados y escorrentías.
27
2.5.1.1. Datos climatológicos
Los datos climatológicos necesarios para ejecutar el modelo HELP
se pueden clasificar en cuatro grupos: evapotranspiración, precipitación,
temperatura y radiación solar. El modelo proporciona varias posibilidades para
poder adaptarse a los datos disponibles por el usuario.
2.5.1.2. Evapotranspiración
Para que el modelo calcule la evapotranspiración se deben introducir los
siguientes parámetros:
Ubicación: se define introduciendo las coordenadas correspondientes
a la longitud y a la latitud del lugar donde se ubica el vertedero.
Profundidad de la zona de evaporación: el usuario debe introducir esta
profundidad. Para ello, se pueden utilizar los valores por defecto de
los que dispone el modelo, aunque éstos sólo están disponibles para
una serie de ciudades de los Estados Unidos. El programa no permite
que esta profundidad sea mayor que la distancia desde la superficie
hasta la capa impermeable más cercana a la misma y el valor de la
profundidad debe ser mayor que cero. Este parámetro se podría definir
como la máxima profundidad hasta donde se podría eliminar el agua
como consecuencia de la evapotranspiración y por lo tanto, afecta
directamente a la capacidad de almacenamiento de agua cerca de la
superficie, por lo que tiene una influencia directa en el cálculo de la
evapotranspiración y de la escorrentía.
Índice de área foliar máximo: este parámetro varía en función de la
cubierta vegetativa que se haya utilizado para el sellado del vertedero
y suele variar entre 0 y 5, aumentando conforme la densidad de la
vegetación es mayor. Se puede definir este índice como la relación
entre la superficie de vegetación que realmente está transpirando y la
superficie total sobre la que crece dicha vegetación (adimensional). El
programa proporciona este valor para cualquiera de las ciudades
28
norteamericanas incluidas en su base de datos.
Inicio y Final del periodo de crecimiento vegetativo: depende de la
temperatura media diaria y del tipo de vegetación; generalmente, el
periodo de crecimiento se inicia cuando la temperatura media diaria
sobrepasa los 50 - 55 ºF (10 – 12,8 ºC) y finaliza cuando esta
temperatura vuelve a bajar por debajo de estos valores de referencia.
De forma más general, este periodo suele comenzar durante la
primavera y finalizar al llegar el otoño.
Velocidad media anual del viento.
Humedad relativa media trimestral.
2.5.1.3. Precipitación
El modelo puede hacer uso de las series de precipitación recogidas
en la base de datos propia para más de 100 ciudades americanas y también
proporciona la posibilidad de aplicar un generador sintético de precipitación, cuyo
funcionamiento será explicado en detalle en apartados posteriores. Para aplicar
el modelo fuera de los E.E.U.U., es posible introducir manualmente series de
precipitación diaria desde 1 hasta 100 años.
2.5.1.4. Temperatura
Análogamente a la precipitación, el modelo HELP es capaz de
generar series sintéticas de temperatura en cualquier ubicación de los EE.UU.;
para ello, es necesario introducir al modelo una serie de parámetros como la
ubicación o el número de años que se quiere generar. Para aplicar el modelo en
otros lugares, HELP permite introducir manualmente datos de hasta 100 años de
temperatura diaria.
2.5.1.5. Radiación solar
Del mismo modo que se pueden generar series sintéticas tanto de la
precipitación como de la temperatura, se pueden obtener series sintéticas de la
29
radiación solar. Si no se quiere utilizar la base de datos disponible sobre
numerosas ciudades norteamericanas, también se puede introducir los datos de
forma manual.
2.5.2. Datos sobre las características de los materiales vertidos
Cuadro 6. Características básicas de 42 elementos tipo generalmente utilizados en vertederos.
Clasificación Porosidad
total
Capacidad
de campo
Punto de
marchitez
Conductividad
hidráulica
saturada
HELP USDA USCS vol/vol vol/vol vol/vol cm,/sec
1 CoS SP 0.417 0.045 0.018 1.0x10-2
2 S sw 0.457 0.062 0.024 5.8x10-3
5 FS sw 0.457 0.053 0.053 3.1x10-3
4 LS SM 0.437 0.105 0.047 1.7x10-3
5 LFS SM 0.457 0.131 0.058 1.0x10-3
6 SL SM 0.453 0.19 0.085 7.2x10-4
7 FSL SM 0.473 0.222 0.104 5.2x10-4
8 L ML 0.463 0.232 0.116 7.3x10-4
9 SiL ML 0.501 0.284 0.135 1.9x10-4
10 SCL SC 0.398 0.244 0.136 1.2x10-4
11 CL CL 0.464 0.31 0.187 6.4x10-5
12 SiCL CL 0.471 0.342 0.210 4.2x10-5
13 se SC 0.43 0.321 0.430l 3.3x10-5
30
14 SiC CH 0.479 0.371 0.251 2.5x10-5
15 c CH 0.475 0.378 0.265 1.7x10-5
16 Barrier soil 427 0.418 0.367 1.0x10-7
17 Bentonite mat
(0.6cm) 0.75 0.747 0 400 3.0x10-9
18
Municipal Waste
(900lb/yd
o312kg/m3)
0.671 0.292 0.077 1.0x10-3
19
Municipal waste
(channeling and
dead zones)
0.168 0.073 0.019 1.0x10-3
20 Drainge Net (0.5
cm) 0.85 0.01 0.005 1.0x10+1
21 Gravel 0.397 0.032 0.013 3.0x10-1
22 L ML 0.419 0.307 0.18 1.9x10-1
23 SiL ML 0.461 0.36 0.203 9.0x10-6
24 SCL SC 365 0.305 0.202 2.7x10-6
25 CL CL 437 0 373 0 266 3.6x10-6
26 SiCL CL 445 0.393 0.277 1.9x10-6
27 SC SC 0.4 366 0.2SS 7.8x10-7
28 SiC CH 0.452 0 411 0 311 1.2x10-6
29 C CH 0.451 0.419 0.332 6.8x10-7
30
Coal-Burning
Electric Plant Fly
Ash'
0.541 0.187 0.047 5.0x10-5
31
31
Coal-Burning
Electnc Plant
Bottom Ash"
0.573 0.076 0.025 4.1x10-3
32 Municipal
Incinerator Fly Ash' 0.45 0.116 0.049 1.0x10-2
33 Fine Copper Slag" 0.375 55 0.020 4.1x10-2
34 Drainage Net (0.6
cm) 0.S50 0.01 0.005 3.3x10+1
HELP Geomembrane
Material vol/vol vol/vol vol/vol cm,/sec
35
Hiffh Density
Polyethylene
(HDPE)
2.0X10-13
36
Low Density
Polyethylene
(LDPE)
2.0X10-13
37 Polyvinyl Chloride
(PVC) 4.0X10-13
38 But>-1 Rubber 2.0X10-12
39
Chlorinated
Polyethylene
(CPE)
1.0X10-13
40
Hypalon or
Chlorosulfonated
Polyethylene
(CSPE)
4.0X10-12
41
Ethylene-
Propylene Diene
Monomer (EPDM)
3.0X10-12
42 Xeoprene 3.0X10-12
Fuente: SCHROEDER et al. (1994).
32
Dentro de las posibilidades que el modelo HELP ofrece en este
sentido, está la posibilidad de introducir manualmente las propiedades más
importantes de cada uno de los materiales que forman parte del vertedero.
Siendo la porosidad total, la capacidad de campo, el punto de marchitez y la
conductividad hidráulica, las cuatro características principales que definen la
influencia de los mismos en el balance hidrológico del vertedero (SCHROEDER
et al., 1994).
2.5.3. Datos sobre el diseño del vertedero
El modelo HELP permite representar el vertedero objeto de estudio
de una forma bastante precisa. En primer lugar, se deben introducir los datos
principales sobre el vertedero, como la superficie del mismo, el porcentaje de
esta superficie donde se pudiera generar escorrentía, contenido inicial de
humedad y contenido inicial de nieve, si este fuera el caso.
A continuación, se define la sección del vertedero, para ello HELP
permite elegir el tipo de capa de entre las cuatro posibilidades ya mencionadas
con anterioridad y, a partir de ahí, definir las características de cada una de las
capas. En el Cuadro 6 no solamente se muestran tipos de suelos, sino que
también se pueden seleccionar distintos tipos de geomembranas por defecto.
Para definir de forma manual las capas de drenaje lateral, se deben
introducir en el modelo los datos relativos a la longitud máxima de drenaje,
pendiente del drenaje en tanto por ciento, porcentaje de lixiviados que se
recirculan y capa que recibe dicha recirculación en caso de que esto suceda.
En el caso de las geomembranas, los datos que se pueden introducir
son la densidad de los poros, defectos en la instalación, conductividad hidráulica
saturada y transitividad.
Además, se debe introducir el número de curva según el método del
SCS USDA (1985), citado por SENENT (2012). Dicho número de curva se puede
33
introducir manualmente, modificado por el modelo en función de la pendiente de
la superficie del vertedero y de la longitud de dicha pendiente, o calculado
mediante el propio modelo aportando datos como longitud y superficie de la
pendiente, características de la capa superior y tipo de cubierta vegetativa
(SENENT, 2012).
2.5.4. Hipótesis de partida del modelo HELP
Los procedimientos en los que se basa el modelo HELP para las
estimaciones de las variables climáticas y de los procesos en el vertedero
necesariamente están basados en muchas hipótesis simplificadoras aplicadas a
ecuaciones matemáticas, las cuales son consistentes para la aplicación del
modelo.
Dentro de las hipótesis de las que parte el modelo, se pueden destacar
las siguientes:
Las precipitaciones en los días en que la temperatura media del aire es
inferior a la de congelación se supone que se producen en forma de
nieve. El derretimiento se supone que es una función de energía, a
partir de la temperatura del aire, la radiación solar y la precipitación.
Los efectos de la radiación solar están incluidos en un factor empírico.
Además, el deshielo se supone que ocurre a una tasa constante de
0.5 mm/día, siempre y cuando el terreno no esté congelado
(SCHROEDER et al., 1994).
En cuanto a la escorrentía, el modelo utiliza el método del SCS
basándose en las cantidades diarias de lluvia y derretimiento de la nieve.
El modelo HELP supone que las áreas adyacentes al relleno no drenan
hacia éste. El tiempo de distribución de la intensidad de lluvia no se
considera. No se pueden tener expectativas con relación al modelo y
estimaciones precisas de volúmenes de escorrentía para eventos
individuales de tormenta, en base a los datos diarios de precipitación,
sin embargo, las estimaciones de escorrentía, a largo plazo, a partir
34
del método del SCS, pueden ser más razonables. El método SCS no
considera explícitamente la longitud y la pendiente de la superficie sobre
la cual ocurre el flujo, aunque el modelo si que incorpora una rutina
basada en un modelo de onda cinemática, que permite tener en
consideración tanto la pendiente como la longitud de la superficie.
Para el cálculo de la evapotranspiración potencial, el modelo utiliza
la humedad relativa media trimestral y la velocidad media anual del viento.
Igualmente, supone que la humedad relativa es del 100 % para los días en los
que se produce precipitación. El modelo utiliza un albedo de 0.23 para el suelo y
la vegetación y de 0.60 en el caso de la nieve (SCHROEDER et al., 1994). Los
datos de radiación solar y de temperatura se generan, a menudo, sintéticamente.
En el caso de los datos de vegetación, éstos se generan por un modelo de
crecimiento vegetativo que el modelo HELP ha incorporado para sus
simulaciones.
2.5.5. Limitaciones del modelo HELP
El modelo puede simular el recorrido seguido por el agua o el
almacenamiento, en un máximo de veinte capas, incluyendo suelo, residuos,
geosintéticos u otros materiales para un periodo de 1 a 100 años. Como mucho,
se pueden utilizar cinco sistemas de capas distintos, ya sean barreras de
impermeabilización, geomembrana o capas compuestas. El modelo tiene
limitaciones con relación a la forma en que se desea ordenar las capas, como,
por ejemplo:
No se permite que una capa de drenaje vertical sea ubicada
directamente debajo de una capa de drenaje lateral.
No pueden ser ubicadas dos capas de impermeabilización
consecutivamente, ni dos capas de geomembranas.
La cobertura final del vertedero no puede ser una capa de barrera de
suelo o de geomembrana.
35
Mientras tanto, Vargas (2009), citado por SENENT (2012) establece
que el modelo es una serie de relaciones que deben existir entre las propiedades
de retención de humedad de un material. La porosidad, capacidad de campo y
punto de marchitez, teóricamente, pueden variar desde 0 hasta 1, en unidades
de volumen por unidad de volumen, pero la porosidad debe ser superior a la
capacidad de campo y, a su vez, la capacidad de campo debe ser mayor que el
punto de marchitez. El contenido inicial de humedad del suelo no puede ser
superior a la porosidad o inferior al punto de marchitez. Si el contenido inicial de
humedad es dado por el programa, los contenidos de humedad se establecen
cerca del estado de equilibrio, sin embargo, los contenidos de humedad
estimados para las capas situadas por debajo del sellado suelen ser demasiado
altos en zonas áridas o semiáridas, como es este caso, o demasiado bajos en
climas húmedos, sobre todo cuando los perfiles de espesor se están modelando.
El modelo ejecuta el análisis del balance de agua durante un periodo
mínimo de un año. Todas las simulaciones se inician el 1 de enero y finalizan el
31 de diciembre. El estado del vertedero, las propiedades del suelo, espesores,
densidad de los poros de la geomembrana, nivel máximo de vegetación, etc., se
supone que son constantes a lo largo del periodo de simulación. El modelo no
puede simular la operación de llenado de un vertedero activo. Los vertederos
activos se modelan para un año a la vez, añadiendo un incremento de materiales,
y la actualización de la humedad inicial de cada capa, para cada año de
simulación (SENENT, 2012).
2.5.6. Evolución y perspectivas de los modelos de predicción de lixiviados
en vertederos
Desde la aparición en el año 1994 de la versión número 3 del Modelo
HELP, numerosos investigadores han tratado de mejorar estos modelos para
acercar lo máximo posible la estimación dada por los mismos a los lixiviados
reales registrados. Dentro de estas investigaciones conviene destacar la llevada
a cabo por el Departamento de Ingeniería Ambiental del Instituto de Ingeniería
de la Universidad Nacional Autónoma de México (UNAM) que supuso el
36
desarrollo del Método BASE y la intensa investigación en este sentido, llevada a
cabo desde 1998, por el grupo de Ingeniería Ambiental de la Universidad de
Cantabria culminada con la presentación del programa MODUELO (CUARTAS,
2012).
2.6. Métodos de cálculo de los parámetros del modelo HELP
2.6.1. Generación sintética de datos climáticos
Tal y como se describe en apartados anteriores, el modelo HELP
requiere tres tipos diferentes de datos meteorológicos que se deben suministrar
como valores diarios: la precipitación (lluvia o nieve), radiación solar y la
temperatura media del aire. Este modelo necesita de un conjunto de parámetros
para simular la evapotranspiración, los cuales son constantes durante la duración
de la simulación.
El modelo incorpora una rutina para generar valores diarios de
precipitación, temperatura media y radiación solar. Esta rutina fue desarrollada
por el USDA Agricultural Research Service (Richardson y Wright, 1984)
basándose en un procedimiento descrito por Richardson (1981), citado por
SENENT (2012). En el HELP el usuario tiene la opción de generar datos de
precipitación diaria de forma sintética, en lugar de utilizar los datos históricos por
defecto o por especificaciones del usuario. Análogamente, también se pueden
generar series sintéticas de temperaturas medias diarias y radiación solar.
La rutina de generación está diseñada para preservar la
dependencia del tiempo, la correlación entre las variables y las características
estacionales del clima del área donde se ubica el vertedero.
2.6.2. Precipitación
La precipitación diaria se genera utilizando un modelo de distribución
gamma, de dos parámetros y una cadena de Markov. Un modelo de la cadena
de Markov de primer orden se emplea para generar la ocurrencia de días secos
o húmedos. En este modelo, la probabilidad de lluvia en un día está condicionada
37
por el estado del clima del día anterior. Un día húmedo se define como un día
con 0.01 pulgadas de lluvia (0,254 mm) o más.
El modelo requiere dos probabilidades de transición: Pi W/W,
probabilidad de un día húmedo sobre un día i , dado un día húmedo, sobre un
día i 1, y Pi W/D) probabilidad de un día húmedo sobre un día i , dado un día
seco, sobre un día i 1 (Schroeder et al., 1994, citado por SENENT, 2012).
Cuando ocurre un día húmedo, la función de distribución gamma,
que describe la distribución de las cantidades de precipitación diaria, se utiliza
para generar la cantidad de precipitación. La función de densidad gamma de dos
parámetros viene dada por:
𝑓(𝑝) =𝑝𝛼𝑒
−𝑝𝛽
𝛽𝛼𝛤(𝛼)
donde:
f p función de densidad (adimensional)
p probabilidad (adimensional)
y = parámetros de la distribución (adimensional)
función gamma de (adimensional)
e = base del logaritmo natural (adimensional)
Los valores de PW /W , PW/D , y varían continuamente
durante el año para la mayoría de lugares. La rutina generadora de la
precipitación usa valores mensuales de los cuatro parámetros. El modelo HELP
contiene estos valores mensuales para más de 100 localidades distintas dentro
de los Estados Unidos, los cuales fueron calculados por el Agricultural Research
Service (ARS), a partir de 20 años (1951 – 1970) de datos de precipitación diaria
para cada localidad (Schroeder et al., 1994, citado por SENENT, 2012)).
38
2.6.3. Temperatura y radiación solar
Los valores diarios de temperatura máxima, temperatura mínima y
radiación solar se generan usando la ecuación:
ti j mi jX i j ci j 1
donde:
ti j valor diario de la temperatura máxima j 1, temperatura mínima j
2 , o radiación solar j 3 (adimensional)
mi j valor medio en un día i (adimensional)
ci j coeficiente de variación en un día i (adimensional)
X i j elemento residual generado estocásticamente para un día i
El cambio estacional en las medias y coeficientes de variación se
describe por la ecuación armónica:
𝑢𝑖 = ū + 𝐶. cos[2𝜋
365(𝑖 − 𝑇)]
donde:
ui valor de mi j o ci j en un día i (adimensional)
u valor medio de ui (adimensional)
C amplitud de la armónica (adimensional)
T posición de la armónica en días (adimensional)
El Agricultural Research Service (ARS) calculó valores de estos
parámetros para las tres variables en días húmedos y secos, a partir de 20 años
de datos meteorológicos, en 31 localidades. El modelo contiene valores de estos
parámetros para 184 ciudades.
39
Los elementos residuales se generan usando un procedimiento que
preserve correlaciones seriales importantes y correlaciones cruzadas. La
ecuación generadora es:
X i j A X i1 j Bi j
donde:
X i j matriz de 3 1 para un día i , cuyos elementos son residuales de
temperatura máxima j 1, temperatura mínima j 2 , y la radiación
solar j 3i j matriz de 3 1 de componentes aleatorios
independientes para el índice j
A y B matrices de 3 3, cuyos elementos están definidos de tal manera que
las nuevas secuencias tienen la correlación serial deseada y
coeficientes de correlaciones cruzadas.
2.6.4. Parámetros de retención de humedad
El almacenamiento o retención de humedad relativa utilizado en el
modelo HELP difiere de las expresiones de contenido de agua que son utilizadas
normalmente en la ingeniería. El almacenamiento de agua que utiliza HELP
viene dado sobre un volumen base ( e ), es decir, volumen de agua (Vw ) por
volumen total de suelo (masa de suelo, agua y aire) Vt Vs Vw Va ; esta
expresión es común en las prácticas de agronomía y física de suelos.
En ingeniería, la expresión más utilizada para calcular el contenido
de humedad es dado mediante una expresión en masa ( w ), es decir, masa de
agua ( M w ) por masa de suelo ( M s ). Las dos pueden estar relacionadas entre sí
para conocer la densidad de masa seca ( db ) y densidad del agua ( w ), la
gravedad específica de masa seca del suelo ( g db ) (proporción de densidad de
masa seca por densidad de agua).
40
2.6.5. Conductividad hidráulica
La conductividad hidráulica puede ser especificada por el usuario o
seleccionada de una lista de valores que proporciona por defecto el modelo
HELP. Estos valores se utilizan para calcular el almacenamiento de humedad, el
drenaje vertical no saturado, la columna de agua en las capas y la evaporación
de agua en el suelo. Para calcular tanto los drenajes verticales y laterales, como
la percolación de las capas de suelo en el vertedero, el modelo HELP utiliza la
conductividad hidráulica saturada y no saturada del suelo, y la de las capas de
residuos.
La conductividad hidráulica saturada se utiliza para describir el flujo
a través de medios porosos, donde los huecos se rellenan con un fluido (por
ejemplo, agua). El valor para cada capa es especificado por el usuario, como
dato de entrada. La conductividad hidráulica no saturada se utiliza para describir
el flujo a través de una capa cuando los huecos se rellenan tanto con agua como
con aire. El modelo calcula la conductividad hidráulica no saturada de cada capa
de suelo y de residuos, mediante la siguiente ecuación (Campbell, 1974, citado
por SENENT, 2012).
𝐾𝑢 = 𝐾𝐼[𝜃 − 𝜃𝑅∅ − 𝜃𝑅
]3+(
2λ)
donde:
Ku conductividad hidráulica no saturada cm s
Ks conductividad hidráulica saturada cm/s
contenido volumétrico de agua existente vol/vol)
r contenido volumétrico de agua residual volvol)
porosidad total vol vol
índice de distribución del tamaño de los poros (adimensional)
41
El contenido volumétrico de agua residual es la cantidad de agua
remanente en una capa bajo succión capilar infinita.
En cuanto a la conductividad hidráulica saturada para materiales con
vegetación, el modelo HELP ajusta las conductividades hidráulicas saturadas de
las capas de suelo y de residuos en la mitad superior de la zona de evaporación,
siempre y cuando las características del suelo hayan sido seleccionadas por
defecto de la lista de distintos tipos de suelo que proporciona el modelo. En el
caso en el que el usuario establece las características, el modelo no puede
realizar estos ajustes. El modelo HELP calcula la conductividad hidráulica
saturada de la siguiente forma:
(𝐾𝑖)𝑣 = (1 + 0.5966𝐿𝐴𝐼 + 0.132659𝐿𝐴𝐼2 + 0.1123454𝐿𝐴𝐼3
−0.04777627𝐿𝐴𝐼4 + 0.004325035𝐿𝐴𝐼3) (𝐾𝑆)𝑢𝑣
donde:
Ks = conductividad hidráulica de materiales, con vegetación en la mitad superior
de la zona de evaporación (cm/s)
LAI = índice de área foliar (adimensional)
Ks = uv = conductividad hidráulica de materiales, sin vegetación en la mitad
superior de la zona de evaporación (cm/s)
2.6.6. Índice de área foliar y profundidad de la zona de evaporación
El modelo HELP proporciona una serie de valores, tanto del índice
de área foliar como de la profundidad de la zona de evaporación, que son
aplicados por defecto por el modelo de acuerdo con la ubicación geográfica del
vertedero.
La profundidad de la zona de evaporación está basada en los datos
de precipitación, temperatura y humedad de cada región climática. Las
estimaciones para profundidad mínima, en términos generales, se basan en la
42
información aportada por distintos autores (Saxton et al., 1971; Thompson y
Tayler, 1984, citado en SENENT (2012), quienes aplicaron un modelo de flujo no
saturado para suelos limosos desnudos. Por otro lado, las profundidades
máximas se estimaron en suelos limosos con una buena cobertura de grama.
Las zonas y los valores del índice de área foliar se basan en las
recomendaciones presentes en la documentación del modelo Simulator for
Water Resources in Rural Basins (SWRRB) teniendo en cuenta la precipitación
y la temperatura.
2.6.7. Escorrentía
La transformación lluvia – escorrentía en HELP se modela aplicando
el método del número de curva del SCS (Soil Conservation Service), el cual fue
incorporado al modelo por las múltiples ventajas que éste presenta, como su
amplia aceptación, que requiere unos datos de entrada que generalmente están
disponibles, etc. El caudal de escorrentía superficial, producido por una
determinada altura de lluvia, se calcula en función de un parámetro de “retención”
que representa la capacidad del terreno de recibir agua, sin producir escorrentía.
Esta capacidad se establece en relación al contenido previo de humedad del
suelo, las características hidrológicas del mismo (capacidad de campo, punto de
marchitez y humedad de saturación) y a través del parámetro del “número de
curva” (CN). Las características del vertedero, en su papel de cuenca
hidrográfica (vegetación, longitud de drenaje, pendiente y tipo de suelo), también
intervienen en el cálculo de la escorrentía. Las expresiones y parámetros
empleados han sido obtenidos a partir de numerosas experiencias, en Estados
Unidos, relacionando valores de lluvia diaria con volúmenes de escorrentía
producidos en cuencas con distinto tiempo de concentración y distintas
condiciones iniciales. Al final, la escorrentía estimada por el modelo es un
resultado de multiplicar la resultante de este método por un “porcentaje de
escorrentía” que representa la parte de superficie en la que, por sus pendientes,
el agua de lluvia puede escurrir. El resto, será agua infiltrada (Lobo, 2003, citado
por SENENT, 2012).
43
El modelo HELP calcula la escorrentía Qi , en un día i , basándose
en la precipitación Pi de ese día, a partir de la siguiente ecuación:
𝑄𝑖 =(𝑃𝑖 − 0.2𝑆)2
(𝑃𝑖 + 0.8𝑆)
donde:
Qi escorrentía actual (mm)
S factor de retención o almacenamiento (adimensional)
Pi precipitación neta (mm)
El parámetro de retención, S se transforma dentro del número de
curva de escorrentía, CN, cuya relación está dada como:
𝑆 =1000
𝐶𝑁− 10
El modelo permite la configuración del contenido inicial de humedad,
ya sea especificada por el usuario o calculada por el modelo. El área de
escorrentía y la clase de vegetación, utilizadas para simular la cantidad de agua
superficial, también pueden ser editadas.
En el modelo HELP, la precipitación neta es igual a cero cuando la
temperatura media es menor o igual a 32 ºF (0 ºC). Es igual a la precipitación
cuando la temperatura media está por encima de 32 ºF (0 ºC) y la capa de nieve
no está presente. O es igual al flujo de salida de la cubierta de nieve, cuando una
capa de nieve está presente y la temperatura media está por encima de 32 ºF (0
ºC) (SCHROEDER et al., 1994, citado por SENENT, 2012):
𝑃𝑖 = {
0.0 → 𝑇𝑖 ≤ 32𝐹𝑅𝑖 → 𝑇𝑖 > 32𝐹, 𝑆𝑁𝑂𝑖−1 = 0.0
𝑂𝑖 − 𝐸𝑀𝐸𝐿𝑇𝑖 →> 32𝐹, 𝑆𝑁𝑂𝑖−1 > 0.0
44
donde:
Pi precipitación neta y deshielo disponible para la escorrentía en un día i
(pulgadas)
Ti temperatura media
Ri precipitación en un día i (pulgadas)
SNOi1 equivalencia de agua de la cobertura de nieve al final del día i 1
(pulgadas)
Oi flujo de salida de la cobertura de nieve sujeta a la escorrentía en un día i
(pulgadas)
EMELTi evaporación del deshielo el día i (pulgadas)
2.6.8. Evapotranspiración potencial
El método utilizado en el modelo HELP para calcular la
evapotranspiración se basa en la propuesta de Ritchie (1972), citado por
SENENT, 2012), que utiliza el concepto de evapotranspiración potencial, como
base para la predicción de la evaporación del agua superficial, del suelo y de la
producida por la transpiración de las plantas. El término “evapotranspiración
potencial” se refiere a la cantidad máxima de tasa de evaporación que la
atmósfera puede extraer del terreno, en un día.
Con relación a la energía disponible para la evapotranspiración, el
modelo utiliza una modificación de la ecuación de Penman, (SENENT, 2012).
LEi PENRi PENAi
donde:
LEi energía disponible en un día i , para la evapotranspiración potencial en
ausencia de una cubierta de nieve (langleys)
45
c
PENRi componente de radiación de la ecuación de Penman, en el día i
(langleys)
PENAi componente aerodinámico de la ecuación de Penman, en el día i
(langleys)
El primer término de esta ecuación representa la porción de la
energía evaporativa disponible, debido al cambio de radiación entre sol y tierra.
El segundo término expresa la influencia de la humedad y el viento sobre la
energía disponible. Estos dos términos se calculan de la forma siguiente:
𝑃𝐸𝑁𝑅𝑖 =∆𝑖
(∆𝑖 + 𝛾)𝑅𝑛𝑞
𝑃𝐸𝑁𝐴𝑖 =15.36𝛾
(∆𝑖 + 𝛾)(1 + 0.148𝑢)(𝑒𝑜𝑖 − 𝑒𝑎𝑖)
donde:
i pendiente de la curva de presión de saturación de vapor a temperatura
media del aire i en el día i (milibares por ºC)
constante de la ecuación del psicrométrica, que se supone constante
a 0.68 milibares por ºC
Rn radiación neta recibida por la superficie en un día i (langleys)
u = velocidad del viento a una altura de 2 metros km h(velocidad anual media
del viento utilizada en el modelo)
e presión de saturación de vapor a temperatura media del aire en un díai i
(milibares). Se calcula mediante la ecuación siguiente donde RH es la
humedad relativa, y es igual a 1, mientras que T es igual a la temperatura
media del aire en un día i
eai 33.8639RH 0.00738T 0.80728 0.0000191.8T 48 0.001316
46
donde:
e presión media de vapor de la atmósfera, en un día i (milibares), donde RH es
la humedad relativa promedio trimestral adimensional, en un día i, de los datos
de entrada o de los días con precipitación, RH = 1
El valor de i se calcula en el modelo usando la ecuación (Jensen,
1973, citado por SENET, 2012):
1.99930.00738T 0.80728 0.0005793
donde
Ti = es la temperatura media de un día i (ºC)
La radiación solar neta Rni recibida por la superficie terrestre, es la
diferencia entre la radiación total entrante y la saliente, y es calculada en el
modelo mediante el método de (Schroeder et al. 1994, citado por SENENT,
2012).
La evapotranspiración potencial se determina dividiendo la energía
disponible, LEi , por el calor latente de vaporización, Lv(o el calor latente de
fusión,L f , dependiendo del estado del agua evaporada). El calor latente de
vaporización es una función de la temperatura del agua. En el modelo HELP, a
menos que el agua evaporada proceda de la nieve o de la fusión del deshielo,
se utiliza la temperatura media diaria para estimar la temperatura del agua. La
evapotranspiración potencial se calcula como:
𝐸𝑂 =𝐿𝐸𝑖
25.4𝐿𝑣
𝐿𝑣 = {59.7 − 0.0564𝑇𝑠 → 𝑎𝑔𝑢𝑎𝑠67.67 − 0.0564𝑇𝑠 → 𝑛𝑖𝑒𝑣𝑒
47
donde:
E evapotranspiración potencial de un día i (pulgadas)
Lv calor latente de vaporización (para evaporación del agua), o calor latente de
fusión (para la evaporación de la nieve) (langleys por milímetros)
Ts temperatura de la nieve (ºC)
La evaporación del agua del suelo en el modelo se estima mediante
las ecuaciones desarrolladas en los trabajos de Penman (1963), citado por
SENENT, 2012). Los fundamentos matemáticos para la simulación de los
procesos de transpiración de las plantas, evapotranspiración y crecimiento de
las plantas (Schroeder et al.,1994, citado por SENENT, 2012).
El modelo trabaja con un coeficiente de evaporación, el cual índica
la facilidad con la que el agua puede ser extraída del suelo o de las capas de
residuos. Utilizando datos de laboratorio para el suelo, Ritchie (1972), citado por
SENENT (2012) indicó que el coeficiente de evaporación de 0.05 mm/día puede
estar relacionado con la conductividad hidráulica no saturada, a 0.1 bar de
presión capilar. El modelo HELP utiliza la siguiente forma de la ecuación de
Ritchie para calcular el coeficiente de evaporación:
𝐶𝑂𝑁 = {
0.33(𝐾𝑢)0.1𝑏𝑎𝑟 ≤ 0.05𝑐𝑚/𝑑𝑖𝑎
2.24 + 17.19(𝐾𝑢)0.1𝑏𝑎𝑟0.05𝑐𝑚/𝑑𝑖𝑎 <5.5(𝐾𝑢)0.1𝑏𝑎𝑟 ≥ 0.178𝑐𝑚/𝑑𝑖𝑎
(𝐾𝑢)0.1𝑏𝑎𝑟 < 0.178𝑐𝑚/𝑑𝑖𝑎}
donde:
CON coeficiente de evaporación (mm/día)
Ku 0.1bar conductividad hidráulica insaturada a 0.1 bar de presión capilar (cm/s )
48
Al aplicar el modelo, éste establece un límite superior e inferior para
el coeficiente de evaporación. Si el valor calculado del coeficiente de evaporación
es inferior a 3,30, se fija este valor, mientras que, si el coeficiente de evaporación
es mayor que 5,50, se igualará a 5,50. No es posible modificar el coeficiente de
evaporación por parte del usuario.
2.6.9. Infiltración
En ausencia de una cubierta de nieve SNOi , la infiltración es igual
a la suma de la lluvia (precipitación a temperatura > 0 ºC) y derretimiento de la
nieve, menos la suma de la evaporación de humedad superficial y la escorrentía:
NFi PRE GM i Ei Qi
donde:
INFi infiltración en un día i
PRE precipitación diaria
GM derretimiento del suelo (nieve)
E evaporación en la superficie
Q escorrentía
2.6.10. Drenajes
El movimiento vertical del agua se simula a partir de la ecuación de
Darcy para flujo saturado en medio poroso, en la que se introduce la expresión
de “conductividad hidráulica no saturada” propuesta por Campbell (1974), citado
por SENENT (2012). El caudal por unidad de superficie normal al flujo, q, se
calcula con la siguiente ecuación:
49
𝑞 = 𝐾𝑠 [𝜃 − 𝜃𝑟∅ − 𝜃𝑟
]3+
2𝜆
donde:
Ks conductividad hidráulica saturada
humedad del residuo (vol/vol)
r humedad residual (vol/vol)
porosidad total (vol/vol)
índice de distribución del tamaño de poros (adimensional)
i gradiente hidráulico (adimensional)
Con esta expresión se calcula el flujo vertical en función del
contenido de humedad de la capa. En función de la recarga vertical, la capacidad
de almacenamiento y, en su caso, el agua evapotranspirada se evalúa el flujo
hacia las capas inferiores realizando iteraciones hasta que el valor hallado se
corresponda con el de almacenamiento medio de agua en la capa (Lobo, 2003,
citado por SENENT, 2012).
Los drenajes o fugas a través de las geomembranas se estiman
teniendo en cuenta que este tipo de materiales se suponen dentro del perfil del
vertedero, como capas individuales o en conjunto, pero con una permeabilidad
muy baja. El modelo permite que, dentro del perfil, las geomembranas se
localicen por encima, entre y por debajo de capas de suelo con alta, mediana y
baja permeabilidad. En el modelo HELP, las fugas para este tipo de material se
calculan para secciones intactas o para los casos en que se tengan
perforaciones y/o defectos de instalación en algunas zonas de la geomembrana.
Schroeder et al. (1994), citado por SENENT (2012) investiga el
cálculo de fugas a través de capas compuestas (capas conformadas por
diferentes materiales). En estos métodos, supone que la cabeza hidráulica que
actúa en las capas del relleno y la profundidad del líquido en las mismas son
50
equivalentes, siempre que los efectos de la cabeza de velocidad sean
relativamente pequeños para las capas del vertedero.
Por otra parte, el drenaje lateral en un medio poroso es modelado en
HELP utilizando la ecuación de Boussinesq (la ley de Darcy junto con la ecuación
de continuidad), empleando las hipótesis de Dupuit-Forcheimer, es decir, que el
flujo de gravedad hacia un sumidero somero es paralelo a la capa inferior y que
la velocidad es proporcional a la pendiente de la superficie libre e independiente
de la profundidad del flujo Custodio y Llamas (1983), citado por SENENT (2012).
Todo esto implica que la pérdida de carga por flujo normal a la superficie es
despreciable, lo que es aplicable en capas de drenaje de permeabilidad alta y
profundidades de flujo pequeñas, mucho menores que la longitud de drenaje. La
ecuación de Boussinesq se puede escribir como:
𝑛𝑒 .𝜕ℎ
𝜕𝑡= 𝑘𝑣.
𝜕
𝜕𝑡[(ℎ − 𝑡. 𝑠𝑒𝑛𝛼).
𝜕ℎ
𝜕𝑡] + 𝑅
donde:
ne porosidad drenable = porosidad – capacidad de campo (adimensional)
h altura de la superficie freática sobre la capa impermeable al borde del dren
t tiempo
KD conductividad hidráulica saturada de la capa de drenaje lateral
l distancia a lo largo de la superficie en la dirección de drenaje
ángulo de inclinación del fondo impermeable
R recarga neta (aportación vertical de agua menos filtración)
III. MATERIALES Y MÉTODOS
3.1. Ubicación
3.1.1. Ubicación política
Departamento: Huánuco.
Provincia: Leoncio Prado.
Distrito: Rupa - Rupa.
Caserío: Huayna Cápac
3.1.2. Ubicación geográfica
Coordenadas UTM del terreno propuesto para relleno sanitario.
Cuadro 7. Coordenadas UTM del terreno propuesto para relleno sanitario
Vértice Este Norte
A-B 385115.514 8978010.31
B-C 385590.523 8978082.36
C-D 385704.522 8977922.42
D-E 385901.535 8977978.24
E-F 385856.612 8977761.12
F-G 386022.456 8977653.33
G-H 386043.711 8977567.12
52
H-I 385966.555 8977521.25
I-J 385886.412 8977525.33
J-K 385765.321 8977575.32
K-L 385712.558 8977609.36
L-M 385666.652 8977629.43
M-N 385588.753 8977686.16
N-O 385554.452 8977719.37
O-P 385432.625 8977738.42
P-Q 385400.452 8977725.33
Q-R 385373.541 8977705.15
R-S 385336.325 8977680.23
S-T 385288.752 8977679.33
T-U 385250.652 8977681.32
U-V 385200.398 8977713.41
V-W 385254.687 8977847.19
W-X 355190.379 8977840.66
X-A 385173.575 8977939.29
Fuente: Municipalidad Provincial de Leoncio Prado (MPLV)
3.2. Descripción de la zona de estudio
3.2.1. Fauna
Entre los componentes de la fauna que habitan se encuentran
roedores como el “machetero” o “carrón” Dinomys branickii presente tanto en
bosques de colina alta como de submontañas, “ronsoco” H. hydrochaeris,
“majás” Cuniculus paca, algunos carnívoros como el “achuni” Nasua nasua,
53
“manco” Eira barbara y aves como el “manacaraco” Ortalis guttata, especies que
son indicadoras de la comunidad de fauna terciaria, por lo que el valor
bioecológico es medio.
3.2.2. Clima
Identificado como clima súper-húmedo con índice de humedad 90%,
índice de aridez 0,0%, déficit de agua 0,0 mm durante el año y cálido con
temperatura media anual de 23.9 ºC.
3.2.3. Geología
Estratos de calizas bituminosas con calcita dispersa, dispuestas-en-
estratos-delgados de 0.2 a 0.3 de espesor Afloramiento de 9 m.
3.2.4. Fisiografía
El área propuesta pertenece a la unidad fisiografía de Terrazas altas
de ligera a moderadamente disectadas.
3.2.5. Vegetación
Las formas de vida más predominante corresponden a los árboles y
arbustos, también presenta varias especies de hierbas en el sotobosque y
algunas lianas. Las familias botánicas más importantes posiblemente son:
Fabaceae, Moraceae, Euphorbiaceae, Boraginaceae, Arecaceae, Apocynaceae,
Meliaceae, Burseraceae, Bombacaceae, Cecropiaceae, Sapindaceae,
Rubiaceae, Flacourtiaceae, Annonaceae, entre otros.
3.2.6. Accesibilidad
El terreno propuesto para el relleno sanitario está ubicado en las
inmediaciones del caserío Huayna Cápac., el terreno esta aproximadamente a
11km de la ciudad de tingo maría, la vía de acceso es trocha, el tiempo estimado
para llegar en movilidad es d 30 minutos y a 5 minutos de caminata del caserío.
54
3.2.7. Zona de vida
De acuerdo a la ZEE zona selva de Huánuco, pertenece a una la
Zona de Vida de Bosque Húmedo tropical.
El estudio de suelo, se realizó en el Laboratorio de análisis de suelos
de la Facultad de Agronomía – UNAS.
3.3. Materiales y equipos
3.3.1. Materiales
- Pala
- Pico
- Machete
- Cuaderno de campo
- Bolsa hermética
- Probeta (Duran 3.3)
- Nivel de mano (PROFIELSD 30)
- Termómetro
- Recipiente de vidrio 500 mL
- Vaso de precipitación (Duran 3.3)
- Vaso de plástico 50mL
- Cinta métrica 1m
- Plástico transparente 2m2
3.3.2. Equipos
- Estufa RIOSSAH-33
- GPS Garmin 62S
- Balanza analítica
- Homogeneizador Ultraturax T-50
- Cámara Lunix-DMC-F3-01
- Laptop Lenovo S410P
55
3.4. Metodología
3.4.1. Determinación de parámetros hídricos del suelo
3.4.1.1. Porosidad
Considerando la metodología propuesta por ASENCIO et al.,
(2011a) se calculó la porosidad del suelo de la siguiente forma.
Se pesó 50 g de suelo, luego se calcula el volumen respectivo con
el cual se obtuvo su densidad, en ese caso es la densidad aparente. Una vez
terminado, se vierte la tierra en una probeta con agua, luego de 5 minutos, se
midió el volumen. Con los nuevos datos de peso (muestra de tierra más agua)
y volumen se calculó la densidad, que viene a ser la densidad real del suelo.
Con los datos de las dos densidades se determinó la porosidad del suelo con la
siguiente relación:
La porosidad será= (𝑑𝑒𝑛𝑠𝑖𝑑𝑎𝑑𝑟𝑒𝑎𝑙−𝑑𝑒𝑛𝑠𝑖𝑑𝑎𝑑𝑎𝑝𝑎𝑟𝑒𝑛𝑡𝑒)
𝑑𝑒𝑛𝑠𝑖𝑑𝑎𝑑𝑟𝑒𝑎𝑙
3.4.1.2. Capacidad de campo (CC)
De acuerdo a la metodología presentado por DONADO (2004) y
DURAN (2000) se calculó la capacidad de campo del suelo.
La muestra de suelo seco se vertió en una probeta luego se añadió
agua hasta saturarlo (solo la parte superior de suelo), luego de 10 minutos
aproximadamente se sacó una muestra de suelo húmedo el cual se pesó y se
dejó en la estufa a 105 ºC por 24 horas a una temperatura.
Pasado las 24 horas se pesó nuevamente la muestra, con los dos
pesos de suelo (peso seco y peso húmedo) se determinó la capacidad de campo
con la siguiente relación:
HP% CC = (Peso húmedo - Peso Suelo Seco) / Peso Suelo Seco * 100
56
3.4.1.3. Punto de marchitamiento permanente (PMP)
Para determinar el punto de marchitamiento permanente se utilizó la
ecuación de Silva et al. (1988), citado por PETILLO et al. (2012), que tiene la
siguiente forma:
HP% PMP = (Peso húmedo - Peso Suelo Seco) / Peso Suelo Seco * 100*
0,74) – 5
3.4.1.4. Conductividad hidráulica saturada- método de infiltración
Para el cálculo de la conductividad hidráulica, se siguió la
metodología propuesta por (ASENCIO et al., 2011b).
Antes de colocar los cilindros de infiltración (de 20cm y 40 cm de
diámetro), se nivelo el terreno, una vez nivelado se colocaron los cilindros
concéntricamente en el suelo a una profundidad de 7cm, luego se cubrió el
espacio del cilindro de 20cm de diámetro (se colocó una cinta métrica en la pared
de cilindro para medir posteriormente el nivel de infiltración del agua).
En el espacio que existe ambos cilindros se vertió agua,
inmediatamente se vertió agua en el cilindro pequeño, una vez alcanzado el nivel
deseado se rompió el plástico con el cual se inició la lectura de infiltración del
agua (ver Cuadro 8) hasta obtener una tasa de infiltración constante.
Cuadro 8. Cuadro para toma de datos de infiltración.
SERIE PRIMERA
Nº Lectura Tiempo (minutos) Altura (mm) Tasa de infiltración (mm/h)
1
2
3
4
57
5
etc
SERIE SEGUNDA
1
2
3
etc.
..
Una vez obtenido la tasa de infiltración constante, los datos del
Cuadro 8 se procesaron (la tasa de infiltración y el tiempo) obteniendo una línea
constante que representa la conductividad hidráulica saturada.
3.4.1.5. Número de curva
Para determinar el número de curva utilizo el Cuadro 5, previo a ello
es necesario conocer la textura del suelo. La textura de suelo se calculó
mediante el método del hidrómetro:
La muestra de suelo, seco y molido, se pesó 50 g el cual vertió en
un frasco donde se añadió 15 mL de hexametafosfato y agua, se homogenizo la
muestra durante 20 minutos. Transcurrido los 20 minutos, la muestra se vertió
en una probeta y se afora a 1 L, se realiza la primera lectura con el hidrómetro
(porcentaje de arena), luego de 2 horas se realizó la segunda lectura (porcentaje
de arcilla) y finalmente se obtiene el porcentaje de limo por diferencia.
3.4.2. Simulación en HELP
Se realizó la simulación para 5 años, los datos de precipitación y
temperatura utilizados son del año 2011 al 2015.
En el Cuadro 9 se presenta las características que se utilizó para la
simulación
58
Cuadro 9. Características de diseño del relleno sanitario
CAPA TIPO* CLASE
TEXTURAL**
ESPESOR
(cm)*** OBSERVACIÓN
1 1 4 30.48 Suelo superficial
2 2 2 45.72 Pendiente 5% y longitud de
drenaje 60 pies
3 3 15 60.96 Arcilla
4 1 18 1219.2 Residuos sólidos****
5 2 2 45.72 Pendiente 5% y longitud de
drenaje 60 pies
6 3 15 60.96 Arcilla
7 1 18 1219.2 Residuos sólidos****
8 2 2 45.72 Pendiente 5% y longitud de
drenaje 60 pies
9 3 15 60.96 Arcilla
10 1 18 1219.2 Residuos sólidos***
11 2 2 45.72 Pendiente 5% y longitud de
drenaje 60 pies
12 3 15 60.96 Arcilla
13 1 18 1219.2 Residuos sólidos***
14 2 2 60.96 Pendiente 1% y drenaje
longitudinal 100 pies
15 4 40 Geomembrana
16 3 15 121.92 Arcilla
*tipo: 1) drenaje vertica;2) drenaje lateral; 3) barrera de impermeabilización y 4) geomembranas (SENENT,
2012)
** Clase textural propio del modelo HELP (ver Cuadro 6) *** Espesor total 5516.88 cm **** (OLASCOAGA, 2014)
59
Cuadro 10. Datos generales de diseño y zona evaporativa
Numero de curva 77
Superficie 100%
Área del proyecto 2 acres
Profundidad de zona de evaporación 11 pulgadass
Agua inicial en zona de evaporación 2.3 pulgadas
Límite superior de almacenamiento de zona de
evaporación 5.16 pulgadas
Límite mínimo de evaporación 0.5 pulgadas
Cuadro 11. Datos de evaporación y tiempo
Latitud -9.3 grados
Índice de área foliar 0.5*
Inicio de temporada de cultivo 1
Fin de temporada de cultivo 365
Profundidad de zona de evaporación 11 pulgadas
Velocidad del viento 3km/h
Humedad relativa primer trimestre 85.67%
Humedad relativa segundo trimestre 85.67%
Humedad relativa tercer trimestre 85.67%
Humedad relativa cuarto trimestre 85.67%
*Poco o nula cobertura vegetal
En el anexo I se presenta los resultados de simulación, así como
también, las características de cada capa.
IV. RESULTADOS
4.1. Parámetros hidrológicos del suelo.
4.1.1. Porosidad
Cuadro 12. Porosidad de suelo
Código
de
muestra
Peso
de
suelo
(g)
Volumen
1* (mL)
Volumen
2** (mL)
Densidad
aparente
(g/mL)
Densidad
real
(g/mL)
%
porosidad
342 50 38 72 1.31 1.38 5.26
343 50 42 70 1.19 1.42 16.66
344 50 48 71 1.04 1.40 26.04
345 50 47 67 1.06 1.49 28.72
346 50 49 68 1.02 1.47 30.61
* Volumen de muestra de suelo
** Volumen de suelo más agua
En el Cuadro 12 se muestra el porcentaje de porosidad que existe
en el suelo, para un área 5 hectáreas, propuesto para la construcción del relleno
sanitario de la ciudad de Tingo María. De acuerdo al porcentaje de porosidad,
las 4 primeras muestras se consideran muy bajas; mientras que la última muestra
se considera baja.
61
4.1.2. Capacidad de campo
Cuadro 13. Capacidad de campo del suelo
Código de
muestra
Peso de muestra
húmedo (g)
Peso muestra
seca (g)
Capacidad de
campo (%)
342 9.67 7.50 28.80
343 9.81 7.07 38.58
344 8.59 5.82 47.42
345 9.98 2.25 37.65
346 9.75 6.94 40.39
En el Cuadro 13 se muestra el porcentaje en peso de capacidad de
campo del suelo, para un área de 5 hectáreas. Estos porcentajes nos indican la
cantidad de agua que puede contener el suelo sin que se pueda por drenaje.
4.1.3. Punto de marchitamiento permanente (PMP)
Cuadro 14. Punto de marchitez permanente
Código de
muestra
Capacidad de campo
(%) PMP (%)
342 28.8 16.31
343 38.8 23.55
344 47.42 30.09
345 37.65 22.86
346 40.39 24.88
62
En el Cuadro 14 se muestra el punto de marchites permanente, este
parámetro nos indica el porcentaje de agua que las plantas no pueden absorber.
Considerando la muestra 342, que presenta una marchitez de 16.31%, se afirma
que el suelo tiene 16.31 g de agua por cada 100 g de tierra seca. El agua útil
disponible por la planta sería, 12 g de agua por cada 100 g de tierra seca.
4.1.4. Conductividad hidráulica saturada
Figura 11. Conductividad hidráulica saturada del suelo del área propuesto para relleno sanitario.
𝑐𝑜𝑛𝑑𝑢𝑐𝑡𝑖𝑣𝑖𝑑𝑎𝑑ℎ𝑖𝑑𝑟𝑎𝑢𝑙𝑖𝑐𝑎𝑠𝑎𝑡𝑢𝑟𝑎𝑑𝑎 = 0.0038𝑐𝑚/𝑠
En la Figura 11 se presenta la conductividad hidráulica saturada que
corresponde al suelo del área propuesta para el relleno sanitario de Tingo María.
El valor obtenido nos indica que el agua contenida en el suelo puede pasar por
el suelo en dirección del flujo a razón de 0.0038 cm/s. Esta dirección de flujo
puede ser a favor de la gravedad (infiltración) o en contra 8cuando existe perdida
por evapotranspiración)
0,00
20,00
40,00
60,00
80,00
100,00
120,00
140,00
160,00
0 20 40 60 80 100 120
Tasa
de
infi
ltra
ció
n (
mm
/h)
Tiempo (minutos)
63
4.1.5. Número de curva a partir de la clase textural del suelo
Cuadro 15. Numero de curva
Código de
muestra % Arena % Limo % Arcilla
Clase
textural
Numero de
curva
342 24 1 75 arcilloso 77
343 44 9 47 arcillo arenoso 77
344 23 10 67 arcilloso 77
345 44 6 50 arcillo arenoso 77
346 44 3 53 arcillo arenoso 77
En Cuadro 15 se presenta la clase textural del suelo, obteniendo tres
suelos arcillo arenosos y 2 suelos arcillosos; mientras que el valor de numero de
curva para las 5 muestras es 77.
4.2. Simulación de producción de lixiviado del área propuesta para el
Relleno Sanitario Huayna Cápac
4.2.1. Simulación del año 2011
Figura 12. Caudal de lixiviado para el año 2011
0,73
0,86
1,01
0,67
0,110,06 0,04 0,03
0,18
0,39
0,510,55
0,00
0,20
0,40
0,60
0,80
1,00
1,20
Q(L
/s)
MES
64
En la Figura 12 se muestra la predicción de producción de lixiviado
para el primer año del relleno sanitario, una vez clausurado. La producción de
lixiviado del mes de enero hasta el mes de marzo se incrementa para luego
descender hasta su producción mínimo (0.03 L/s) que corresponde al mes de
agosto; durante los próximos meses, de agosto a diciembre, el caudal de lixiviado
vuelve a incrementar. El valor máximo de caudal de lixiviado es 1.01 L/s.
4.2.2. Simulación del año 2012
Figura 13. Caudal de lixiviado para el año 2012
En la Figura 13 se muestra la predicción de producción de lixiviado
para el segundo año del relleno sanitario, una vez clausurado. La producción de
lixiviado del mes de enero hasta el mes de marzo se incrementa, luego
desciende hasta su producción mínimo (0.003 L/s) que corresponde al mes de
agosto; durante los próximos meses hasta el mes de diciembre el caudal de
lixiviado vuelve a incrementar. El caudal máximo para el segundo año de
simulación es 1.1 L/s.
0,73 0,74
1,10
0,260,22 0,19
0,040,0033 0,02
0,61 0,64
0,85
0,00
0,20
0,40
0,60
0,80
1,00
1,20
Q(L
/s)
MES
65
4.2.3. Simulación del año 2013
Figura 14. Caudal de lixiviado para el año 2013
En la Figura 14 se muestra la predicción de producción de lixiviado
para el segundo año. La producción de lixiviado del mes de enero hasta el mes
de marzo disminuye, entre el mes de marzo y abril se incrementa para luego
descender durante los meses posterior hasta alcanzar su producción mínima
(0.01L/s) en mes de julio. La producción se incrementa entre los meses de julio
a octubre para posteriormente descender en el mes de noviembre e incrementar
durante el mes de diciembre. El caudal máximo para este periodo es de 1.1 L/s.
4.2.4. Simulación del año 2014
En la Figura 15 se muestra el descenso de producción de lixiviado
en los meses de marzo a abril, y de junio a julio; mientras que el incremento de
producción se da en los meses restantes del año. La producción máxima
(0.92L/s) se da en el mes de diciembre y la producción mínima (0.01L/s) se da
en el mes de julio y agosto.
1,10
0,88
0,720,78
0,25 0,22
0,01
0,31 0,33
0,84
0,24
0,87
0,00
0,20
0,40
0,60
0,80
1,00
1,20
Q(L
/s)
MES
66
Figura 15. Caudal de lixiviado para el año 2014
4.2.5. Simulación del año 2015
Figura 16. Caudal de lixiviado para el año 2015
En la Figura 16 se muestra la producción de lixiviado para el quinto
año, existe tres meses (junio, agosto y octubre) donde se produce una menor
cantidad de lixiviado. En general, el descenso de producción se da entre los
0,53 0,52
0,87
0,08
0,170,23
0,01 0,01
0,31
0,610,65
0,92
0,00
0,10
0,20
0,30
0,40
0,50
0,60
0,70
0,80
0,90
1,00
Q(L
/s)
MES
1,04
0,820,89
0,31
0,53
0,01
0,35
0,01
0,17
0,04
0,45
0,73
0,00
0,20
0,40
0,60
0,80
1,00
1,20
Q(L
/s)
MES
67
meses enero y octubre, se incrementa su producción del mes de octubre a
diciembre. El caudal mínimo es 0.01L/s y el máximo es 1.04L/s.
4.2.6. Producción mensual de lixiviado y precipitación media mensual
Figura 17. Producción mensual de lixiviado y precipitación media mensual
En la Figura 17 se muestra la relación de producción de lixiviado con
la precipitación media mensual, se observa una relación directamente
proporcional de la producción de lixiviado y la precipitación. Mientras mayor sea
la precipitación mayor será la cantidad de lixiviado que se produce en el relleno
sanitario.
La producción máxima de lixiviado se da en los tres primeros meses
del año, estación de verano para el país, pero temporada de lluvia para la región
(ceja de selva), la producción máxima para los cinco años de simulación (353.82
mm, mes de enero) se da en el tercer año y el mínimo (1.06 mm, mes de agosto)
se da el segundo año.
0
50
100
150
200
250
300
350
400
450
500
1 4 7 10 13 16 19 22 25 28 31 34 37 40 43 46 49 52 55 58
mm
MES
Precipitacion Lixiviado
68
4.2.7. Producción anual de lixiviado y la evapotranspiración
Cuadro 16. Resultados obtenidos para 5 años de simulación del relleno sanitario
Año Precip. anual (mm)
Evapotranspiración Volumen lixiviado (HELP)
Almacenamiento
mm % Metro cubico %
%
2011 2,444.40 793.03 32.44 13,346.29 67.46 0.10
2012 2,441.00 705.35 28.90 12,776.69 64.67 6.43
2013 3,023.00 922.23 30.50 15,835.23 64.72 4.78
2014 2,405.10 837.62 34.83 12,345.46 63.42 1.75
2015 2,343.80 731.60 31.21 10,268.48 54.13 14.66
El Cuadro 16 se muestra los datos propios del modelo HELP y la
precipitación media anual de los cinco años de simulación. Los porcentajes
incluidos en el cuadro facilitan a comprensión del balance hídrico producido en
la propuesta de relleno sanitario, de forma que la precipitación anual media
corresponda a la suma de evapotranspiración, los lixiviados producido, y la
variación en el almacenamiento de la propia masa de residuos.
Cuadro 17. Valores promedio mensual del año 2011 al 2015
Enero Febrero Marzo Abril Mayo Junio
Julio Agosto Septiembre Octubre Noviembre Diciembre
Precipitación total 315.68 304.78 352.78 226.96 186.30 125.49
72.90 61.82 129.56 232.02 221.62 301.66
69
Desviación estándar
76.24 50.00 74.48 95.96 57.27 28.28
31.59 68.17 58.17 103.91 51.86 43.97
Escorrentía total 0.67 2.68 9.69 0.42 1.02 0.00
0.00 0.00 0.84 0.94 0.44 0.02
Desviación estándar
1.41 3.79 18.83 0.93 2.28 0.00
0.00 0.00 1.88 1.40 0.98 0.04
Evapotranspiración 51.03 59.95 79.28 92.41 104.44 79.52
76.68 44.93 64.26 71.90 61.94 50.45
Desviación estándar
3.04 5.15 12.36 7.83 23.61 14.65
23.71 27.01 19.58 9.66 3.76 3.42
Drenaje lateral de capa 2
14.07 13.17 28.54 10.78 5.49 1.42
0.01 0.26 3.92 8.76 7.48 14.26
Desviación estándar
8.82 7.57 11.80 14.32 9.61 2.34
0.00 0.59 3.92 8.76.36 7.48 14.26
Drenaje lateral de capa 3
233.95 225.28 255.82 132.23 77.28 46.12
6.73 15.58 58.03 128.11 165.39 225.12
Desviación estándar
66.70 43.15 51.44 94.64 49.48 29.62
3.39 28.97 42.32 87.57 53.62 40.02
Drenaje lateral de capa 5
1.38 2.42 5.96 0.57 1.05 0.52
0.33 0.04 0.05 0.13 0.49 0.01
Desviación estándar
0.41 1.79 5.40 3.12 0.39 0.08
0.10 0.03 0.06 0.07 0.41 0.53
Drenaje lateral de capa 6
181.30 203.65 263.77 246.71 162.48 102.92
86.54 14.28 20.17 37.86 85.17 139.82
Desviación estándar
34.24 61.89 84.51 57.29 47.53 0.18
17.35 9.76 18.24 17.00 54.87 0.14
Drenaje lateral de capa 8
0.57 0.96 1.50 2.84 1.80 1.16
0.73 0.72 0.23 0.09 0.10 0.24
70
Desviación estándar
0.30 0.25 0.68 2.22 0.58 0.24
0.18 0.10 0.06 0.08 0.06 0.19
Drenaje lateral de capa 9
97.01 148.03 196.95 243.33 247.81 175.68
131.64 130.40 64.23 32.72 34.75 52.80
Desviación estándar
40.76 31.71 63.60 53.14 65.72 25.64
18.83 8.41 13.01 20.94 14.62 27.58
Drenaje lateral de capa 11
0.10 0.18 0.45 1.61 1.64 1.57
1.30 0.85 0.88 0.70 0.27 0.19
Desviación estándar
0.08 0.10 0.30 1.18 0.56 0.43
0.21 0.18 0.18 0.14 0.08 0.06
Drenaje lateral de capa 12
38.05 49.37 84.70 185.09 226.18 226.25
188.41 141.80 143.48 127.76 75.23 62.31
Desviación estándar
15.01 14.34 38.82 79.80 54.25 49.94
24.33 17.39 15.85 12.95 12.05 11.23
Drenaje lateral de capa 14
0.04 0.03 0.02 0.02 0.09 0.16
0.20 0.16 0.11 0.12 0.10 0.06
Desviación estándar
0.01 0.01 0.00 0.02 0.08 0.08
0.04 0.02 0.02 0.02 0.01 0.01
Drenaje lateral de capa 16
90.18 66.39 46.89 50.68 116.27 197.94
235.05 191.74 145.84 156.09 140.69 109.75
Desviación estándar
4.21 11.67 6.31 22.11 83.05 72.43
43.74 24.41 13.84 18.82 9.55 11.07
En el Cuadro 17 se presenta los valores promedio mensual de
precipitación, escorrentía, evapotranspiración, y la cantidad de drenaje lateral en
cada capa o estrato del relleno sanitario con su respectiva desviación estándar
para los cinco años de simulación.
V. DISCUSIÓN
De acuerdo a la interpretación de FLORES y ALCALÁ (2010), desde
una perspectiva agrícola, estos suelos no son buenos para un cultivo, sin
embargo, para los fines que se pretende destinar, un relleno sanitario, estos
suelos son aptos, debido a su muy baja porosidad.
Y de acuerdo a SCHROEDER et al. (1994), Cuadro 6, por su
porosidad, estos suelos pueden ser utilizados para el relleno sanitario.
De acuerdo a SENET las limitaciones que presenta el modelo HELP,
el valor de capacidad de campo debe ser menor al valor de porosidad, ninguna
de las muestras cumple con ese criterio debido a que el valor de capacidad de
campo es superior a la porosidad.
La conductividad hidráulica evaluado como parámetro único, el suelo
puede ser utilizado en el relleno, y al ser evaluado en conjunto con la porosidad,
capacidad de campo y punto de marchitez, no pueden ser utilizados en el relleno.
Según SEGOVIA y HANG (1998) el valor de número curva obtenido
favorece al escurrimiento superficial incrementando su caudal.
En los cinco años de simulación de producción de lixiviado para el
relleno sanitario, el porcentaje de agua, producto de la precipitación, que se
convierte en lixiviado es superior al 50%, en contraste con lo que presenta
(SENET, 2012)
72
El porcentaje de perdida de agua por evapotranspiración es inferior
al valor presentado por SENET, este valor se puede incrementar aumentando el
índice de área foliar. Para la simulación se consideró un escenario desfavorable
para la evapotranspiración con un índice foliar de 0.5.
Se presume que toda el lixiviado producido en 2 acres y una
profundidad de 5.52 m deben ser recibido en una laguna para su posterior
tratamiento, las dimensiones de la laguna se deben considerar bajo un peor
escenario de simulación.
VI. CONCLUSIONES
1. Se determinó los parámetros hídricos del área propuesta para relleno
sanitario de la ciudad de Tingo María. Realizando la comparación con los
valores que utiliza el software HELP, estos suelos no pueden ser
considerados dentro de la simulación.
2. Se determinó la producción de lixiviado para la propuesta de relleno
sanitario de Tingo María, obtenido un valor mínimo de 10268.48 m3 y un
máximo de 15835.23 m3 de producción anual.
3. La estimación de producción de lixiviado utilizando el software HELP debe
ser utilizado para el diseño de componentes del sistema de recolección de
lixiviados.
4. Considerando las limitaciones de HELP que menciona SENET, en cuanto
al PMP, que su valor debe ser menor a la capacidad de campo,
efectivamente, todos los valores de PMP son inferiores al de capacidad de
campo, sin embargo, los suelos no son aptos para su uso en el relleno
sanitario por situación expuesto en el párrafo anterior.
5. Se establece un antecedente de producción de lixiviado bajo un escenario
de clausura sin cobertura vegetal en una zona tropical.
VII. RECOMENDACIONES
1. Evaluar los criterios de selección del sitio del área propuesta para relleno
sanitario.
2. Generar una base de datos de datos climáticos para la aplicación del
software HELP, tal como precipitación, temperatura, radiación solar, etc.
3. Continuar con el análisis de la simulación de producción de lixiviado
mediante el software HELP hasta su validación con rellenos sanitarios
de la región
4. Reducir los costos de operación y mantenimiento del modelo HELP.
VIII. REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS
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edición. Cartago, Costa Rica.435 p.
IX. ANEXO
ANEXO A. Resultados de simulación del software HELP
******************************************************************************
******************************************************************************
** **
** **
** HYDROLOGIC EVALUATION OF LANDFILL PERFORMANCE **
** HELP MODEL VERSION 3.07 (1 NOVEMBER 1997) **
** DEVELOPED BY ENVIRONMENTAL LABORATORY **
** USAE WATERWAYS EXPERIMENT STATION **
** FOR USEPA RISK REDUCTION ENGINEERING LABORATORY **
** **
** **
******************************************************************************
******************************************************************************
PRECIPITATION DATA FILE: C:\DATAT2.D4
TEMPERATURE DATA FILE: C:\DATT2.D7
SOLAR RADIATION DATA FILE: C:\DATARST2.D13
EVAPOTRANSPIRATION DATA: C:\DATAEVT2.D11
SOIL AND DESIGN DATA FILE: C:\DISE2.D10
OUTPUT DATA FILE: C:\PPFINAL.OUT
TIME: 1:28 DATE: 7/ 2/2016
******************************************************************************
TITLE: RELLENO HUAYNACAPAC
******************************************************************************
NOTE: INITIAL MOISTURE CONTENT OF THE LAYERS AND SNOW WATER WERE
COMPUTED AS NEARLY STEADY-STATE VALUES BY THE PROGRAM.
LAYER 1
--------
TYPE 1 - VERTICAL PERCOLATION LAYER
MATERIAL TEXTURE NUMBER 4
THICKNESS = 12.00 INCHES
POROSITY = 0.4370 VOL/VOL
FIELD CAPACITY = 0.1050 VOL/VOL
WILTING POINT = 0.0470 VOL/VOL
INITIAL SOIL WATER CONTENT = 0.1972 VOL/VOL
EFFECTIVE SAT. HYD. COND. = 0.170000002000E-02 CM/SEC
LAYER 2
--------
TYPE 2 - LATERAL DRAINAGE LAYER
MATERIAL TEXTURE NUMBER 2
81
THICKNESS = 18.00 INCHES
POROSITY = 0.4370 VOL/VOL
FIELD CAPACITY = 0.0620 VOL/VOL
WILTING POINT = 0.0240 VOL/VOL
INITIAL SOIL WATER CONTENT = 0.0620 VOL/VOL
EFFECTIVE SAT. HYD. COND. = 0.579999993000E-02 CM/SEC
SLOPE = 5.00 PERCENT
DRAINAGE LENGTH = 60.0 FEET
LAYER 3
--------
TYPE 3 - BARRIER SOIL LINER
MATERIAL TEXTURE NUMBER 15
THICKNESS = 24.00 INCHES
POROSITY = 0.4750 VOL/VOL
FIELD CAPACITY = 0.3780 VOL/VOL
WILTING POINT = 0.2650 VOL/VOL
INITIAL SOIL WATER CONTENT = 0.4750 VOL/VOL
EFFECTIVE SAT. HYD. COND. = 0.170000003000E-04 CM/SEC
LAYER 4
--------
TYPE 1 - VERTICAL PERCOLATION LAYER
MATERIAL TEXTURE NUMBER 18
THICKNESS = 200.00 INCHES
POROSITY = 0.6710 VOL/VOL
FIELD CAPACITY = 0.2920 VOL/VOL
WILTING POINT = 0.0770 VOL/VOL
INITIAL SOIL WATER CONTENT = 0.3376 VOL/VOL
EFFECTIVE SAT. HYD. COND. = 0.100000005000E-02 CM/SEC
LAYER 5
--------
TYPE 2 - LATERAL DRAINAGE LAYER
MATERIAL TEXTURE NUMBER 2
THICKNESS = 18.00 INCHES
POROSITY = 0.4370 VOL/VOL
FIELD CAPACITY = 0.0620 VOL/VOL
WILTING POINT = 0.0240 VOL/VOL
INITIAL SOIL WATER CONTENT = 0.0620 VOL/VOL
EFFECTIVE SAT. HYD. COND. = 0.579999993000E-02 CM/SEC
SLOPE = 5.00 PERCENT
DRAINAGE LENGTH = 60.0 FEET
LAYER 6
--------
TYPE 3 - BARRIER SOIL LINER
MATERIAL TEXTURE NUMBER 15
THICKNESS = 24.00 INCHES
POROSITY = 0.4750 VOL/VOL
FIELD CAPACITY = 0.3780 VOL/VOL
WILTING POINT = 0.2650 VOL/VOL
INITIAL SOIL WATER CONTENT = 0.4750 VOL/VOL
EFFECTIVE SAT. HYD. COND. = 0.170000003000E-04 CM/SEC
82
LAYER 7
--------
TYPE 1 - VERTICAL PERCOLATION LAYER
MATERIAL TEXTURE NUMBER 18
THICKNESS = 200.00 INCHES
POROSITY = 0.6710 VOL/VOL
FIELD CAPACITY = 0.2920 VOL/VOL
WILTING POINT = 0.0770 VOL/VOL
INITIAL SOIL WATER CONTENT = 0.3195 VOL/VOL
EFFECTIVE SAT. HYD. COND. = 0.100000005000E-02 CM/SEC
LAYER 8
--------
TYPE 2 - LATERAL DRAINAGE LAYER
MATERIAL TEXTURE NUMBER 2
THICKNESS = 18.00 INCHES
POROSITY = 0.4370 VOL/VOL
FIELD CAPACITY = 0.0620 VOL/VOL
WILTING POINT = 0.0240 VOL/VOL
INITIAL SOIL WATER CONTENT = 0.0626 VOL/VOL
EFFECTIVE SAT. HYD. COND. = 0.579999993000E-02 CM/SEC
SLOPE = 5.00 PERCENT
DRAINAGE LENGTH = 60.0 FEET
LAYER 9
--------
TYPE 3 - BARRIER SOIL LINER
MATERIAL TEXTURE NUMBER 15
THICKNESS = 24.00 INCHES
POROSITY = 0.4750 VOL/VOL
FIELD CAPACITY = 0.3780 VOL/VOL
WILTING POINT = 0.2650 VOL/VOL
INITIAL SOIL WATER CONTENT = 0.4750 VOL/VOL
EFFECTIVE SAT. HYD. COND. = 0.170000003000E-04 CM/SEC
LAYER 10
--------
TYPE 1 - VERTICAL PERCOLATION LAYER
MATERIAL TEXTURE NUMBER 18
THICKNESS = 200.00 INCHES
POROSITY = 0.6710 VOL/VOL
FIELD CAPACITY = 0.2920 VOL/VOL
WILTING POINT = 0.0770 VOL/VOL
INITIAL SOIL WATER CONTENT = 0.2979 VOL/VOL
EFFECTIVE SAT. HYD. COND. = 0.100000005000E-02 CM/SEC
83
LAYER 11
--------
TYPE 2 - LATERAL DRAINAGE LAYER
MATERIAL TEXTURE NUMBER 2
THICKNESS = 45.00 INCHES
POROSITY = 0.4370 VOL/VOL
FIELD CAPACITY = 0.0620 VOL/VOL
WILTING POINT = 0.0240 VOL/VOL
INITIAL SOIL WATER CONTENT = 0.1259 VOL/VOL
EFFECTIVE SAT. HYD. COND. = 0.579999993000E-02 CM/SEC
SLOPE = 5.00 PERCENT
DRAINAGE LENGTH = 60.0 FEET
LAYER 12
--------
TYPE 3 - BARRIER SOIL LINER
MATERIAL TEXTURE NUMBER 15
THICKNESS = 24.00 INCHES
POROSITY = 0.4750 VOL/VOL
FIELD CAPACITY = 0.3780 VOL/VOL
WILTING POINT = 0.2650 VOL/VOL
INITIAL SOIL WATER CONTENT = 0.4750 VOL/VOL
EFFECTIVE SAT. HYD. COND. = 0.170000003000E-04 CM/SEC
LAYER 13
--------
TYPE 1 - VERTICAL PERCOLATION LAYER
MATERIAL TEXTURE NUMBER 18
THICKNESS = 200.00 INCHES
POROSITY = 0.6710 VOL/VOL
FIELD CAPACITY = 0.2920 VOL/VOL
WILTING POINT = 0.0770 VOL/VOL
INITIAL SOIL WATER CONTENT = 0.3162 VOL/VOL
EFFECTIVE SAT. HYD. COND. = 0.100000005000E-02 CM/SEC
LAYER 14
--------
TYPE 2 - LATERAL DRAINAGE LAYER
MATERIAL TEXTURE NUMBER 2
THICKNESS = 24.00 INCHES
POROSITY = 0.4370 VOL/VOL
FIELD CAPACITY = 0.0620 VOL/VOL
WILTING POINT = 0.0240 VOL/VOL
INITIAL SOIL WATER CONTENT = 0.1117 VOL/VOL
EFFECTIVE SAT. HYD. COND. = 0.579999993000E-02 CM/SEC
SLOPE = 1.00 PERCENT
DRAINAGE LENGTH = 100.0 FEET
LAYER 15
--------
84
TYPE 4 - FLEXIBLE MEMBRANE LINER
MATERIAL TEXTURE NUMBER 40
THICKNESS = 0.00 INCHES
POROSITY = 0.0000 VOL/VOL
FIELD CAPACITY = 0.0000 VOL/VOL
WILTING POINT = 0.0000 VOL/VOL
INITIAL SOIL WATER CONTENT = 0.0000 VOL/VOL
EFFECTIVE SAT. HYD. COND. = 0.299999999000E-11 CM/SEC
FML PINHOLE DENSITY = 0.00 HOLES/ACRE
FML INSTALLATION DEFECTS = 0.00 HOLES/ACRE
FML PLACEMENT QUALITY = 4 - POOR
LAYER 16
--------
TYPE 3 - BARRIER SOIL LINER
MATERIAL TEXTURE NUMBER 15
THICKNESS = 48.00 INCHES
POROSITY = 0.4750 VOL/VOL
FIELD CAPACITY = 0.3780 VOL/VOL
WILTING POINT = 0.2650 VOL/VOL
INITIAL SOIL WATER CONTENT = 0.4750 VOL/VOL
EFFECTIVE SAT. HYD. COND. = 0.170000003000E-04 CM/SEC
GENERAL DESIGN AND EVAPORATIVE ZONE DATA
----------------------------------------
NOTE: SCS RUNOFF CURVE NUMBER WAS USER-SPECIFIED.
SCS RUNOFF CURVE NUMBER = 77.00
FRACTION OF AREA ALLOWING RUNOFF = 100.0 PERCENT
AREA PROJECTED ON HORIZONTAL PLANE = 2.000 ACRES
EVAPORATIVE ZONE DEPTH = 11.8 INCHES
INITIAL WATER IN EVAPORATIVE ZONE = 2.330 INCHES
UPPER LIMIT OF EVAPORATIVE STORAGE = 5.161 INCHES
LOWER LIMIT OF EVAPORATIVE STORAGE = 0.555 INCHES
INITIAL SNOW WATER = 0.000 INCHES
INITIAL WATER IN LAYER MATERIALS = 336.699 INCHES
TOTAL INITIAL WATER = 336.699 INCHES
TOTAL SUBSURFACE INFLOW = 0.00 INCHES/YEAR
EVAPOTRANSPIRATION AND WEATHER DATA
-----------------------------------
NOTE: EVAPOTRANSPIRATION DATA WAS OBTAINED FROM
TINGO MARIA HUANUCO
STATION LATITUDE = -9.30 DEGREES
MAXIMUM LEAF AREA INDEX = 0.00
START OF GROWING SEASON (JULIAN DATE) = 0
END OF GROWING SEASON (JULIAN DATE) = 367
EVAPORATIVE ZONE DEPTH = 30.0 CM
AVERAGE ANNUAL WIND SPEED = 3.00 KPH
AVERAGE 1ST QUARTER RELATIVE HUMIDITY = 85.67 %
AVERAGE 2ND QUARTER RELATIVE HUMIDITY = 85.67 %
AVERAGE 3RD QUARTER RELATIVE HUMIDITY = 85.67 %
AVERAGE 4TH QUARTER RELATIVE HUMIDITY = 85.67 %
NOTE: PRECIPITATION DATA FOR TINTO MARIA HUANUCO
85
WAS ENTERED BY THE USER.
NOTE: TEMPERATURE DATA FOR TINGO MARIA HUANUCO
WAS ENTERED BY THE USER.
NOTE: SOLAR RADIATION DATA WAS SYNTHETICALLY GENERATED USING
AND STATION LATITUDE = -9.3 DEGREES
*******************************************************************************
MONTHLY TOTALS (MM) FOR YEAR 1
-------------------------------------------------------------------------------
JAN/JUL FEB/AUG MAR/SEP APR/OCT MAY/NOV JUN/DEC
------- ------- ------- ------- ------- -------
PRECIPITATION 280.1 329.1 404.1 311.8 121.6 88.5
73.6 51.1 132.0 190.6 228.9 233.0
RUNOFF 0.00 0.00 2.16 0.00 0.00 0.00
0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00
EVAPOTRANSPIRATION 46.30 54.61 80.66 95.90 85.17 68.08
59.93 40.38 73.26 65.33 67.13 56.28
LATERAL DRAINAGE COLLECTED 13.781 16.512 22.950 20.400 0.106 0.062
FROM LAYER 2 0.005 0.003 2.825 0.523 8.669 7.578
PERCOLATION/LEAKAGE THROUGH 221.236 257.694 271.795 234.454 31.658 27.981
LAYER 3 7.803 4.884 50.048 78.023 185.869 164.355
LATERAL DRAINAGE COLLECTED 0.848 1.762 4.822 3.261 1.534 0.435
FROM LAYER 5 0.329 0.003 0.002 0.164 0.366 0.805
PERCOLATION/LEAKAGE THROUGH 130.149 189.049 292.464 247.932 224.229 97.168
LAYER 6 90.405 4.905 5.663 46.764 66.019 126.098
LATERAL DRAINAGE COLLECTED 0.240 0.822 1.161 2.216 2.129 1.498
FROM LAYER 8 0.786 0.728 0.229 0.037 0.138 0.153
PERCOLATION/LEAKAGE THROUGH 55.502 118.077 155.252 255.664 283.588 209.437
LAYER 9 138.335 131.189 64.844 22.331 44.496 33.660
LATERAL DRAINAGE COLLECTED 0.034 0.150 0.213 0.846 1.368 1.919
FROM LAYER 11 1.609 0.966 0.917 0.745 0.290 0.167
PERCOLATION/LEAKAGE THROUGH 23.961 48.858 55.459 129.767 189.765 267.294
LAYER 12 219.357 152.583 146.680 131.944 80.650 56.097
LATERAL DRAINAGE COLLECTED 0.040 0.022 0.015 0.022 0.020 0.103
FROM LAYER 14 0.213 0.185 0.123 0.127 0.104 0.076
PERCOLATION/LEAKAGE THROUGH 87.243 56.372 46.105 53.291 39.079 145.168
LAYER 16 263.963 225.331 156.897 160.427 142.840 121.840
-------------------------------------------------------------------------------
MONTHLY SUMMARIES FOR DAILY HEADS (CM)
-------------------------------------------------------------------------------
86
AVERAGE DAILY HEAD ON 1.639 2.173 2.723 2.498 0.024 0.024
TOP OF LAYER 3 0.008 0.005 0.353 0.080 1.081 0.909
STD. DEVIATION OF DAILY 2.324 2.713 4.112 3.229 0.052 0.027
HEAD ON TOP OF LAYER 3 0.011 0.008 1.195 0.170 1.705 1.696
AVERAGE DAILY HEAD ON 0.120 0.248 0.585 0.420 0.204 0.108
TOP OF LAYER 6 0.096 0.005 0.006 0.050 0.069 0.135
STD. DEVIATION OF DAILY 0.118 0.293 0.597 0.492 0.084 0.037
HEAD ON TOP OF LAYER 6 0.014 0.008 0.005 0.047 0.076 0.071
AVERAGE DAILY HEAD ON 0.058 0.132 0.152 0.285 0.265 0.206
TOP OF LAYER 9 0.150 0.142 0.073 0.024 0.050 0.036
STD. DEVIATION OF DAILY 0.059 0.091 0.180 0.246 0.165 0.036
HEAD ON TOP OF LAYER 9 0.024 0.034 0.040 0.022 0.041 0.056
AVERAGE DAILY HEAD ON 0.026 0.058 0.061 0.130 0.188 0.242
TOP OF LAYER 12 0.207 0.165 0.165 0.143 0.090 0.060
STD. DEVIATION OF DAILY 0.018 0.038 0.051 0.128 0.103 0.067
HEAD ON TOP OF LAYER 12 0.041 0.031 0.026 0.036 0.024 0.036
AVERAGE DAILY HEAD ON 0.094 0.067 0.050 0.059 0.043 0.147
TOP OF LAYER 15 0.219 0.197 0.174 0.172 0.159 0.131
STD. DEVIATION OF DAILY 0.028 0.038 0.034 0.045 0.054 0.053
HEAD ON TOP OF LAYER 15 0.069 0.054 0.011 0.027 0.024 0.034
*******************************************************************************
********************************************************************************
ANNUAL TOTALS FOR YEAR 1
-------------------------------------------------------------------------------
MM CU. METERS PERCENT
---------- ---------- -------
PRECIPITATION 2444.40 19784.701 100.00
RUNOFF 2.159 17.476 0.09
EVAPOTRANSPIRATION 793.030 6418.557 32.44
DRAINAGE COLLECTED FROM LAYER 2 93.4125 756.070 3.82
PERC./LEAKAGE THROUGH LAYER 3 1535.798830 12430.585 62.83
AVG. HEAD ON TOP OF LAYER 3 9.5973
DRAINAGE COLLECTED FROM LAYER 5 14.3311 115.995 0.59
PERC./LEAKAGE THROUGH LAYER 6 1520.844850 12309.550 62.22
AVG. HEAD ON TOP OF LAYER 6 1.7058
DRAINAGE COLLECTED FROM LAYER 8 10.1378 82.054 0.41
PERC./LEAKAGE THROUGH LAYER 9 1512.375730 12241.002 61.87
AVG. HEAD ON TOP OF LAYER 9 1.3099
DRAINAGE COLLECTED FROM LAYER 11 9.2241 74.658 0.38
87
PERC./LEAKAGE THROUGH LAYER 12 1502.417360 12160.400 61.46
AVG. HEAD ON TOP OF LAYER 12 1.2799
DRAINAGE COLLECTED FROM LAYER 14 1.0485 8.487 0.04
PERC./LEAKAGE THROUGH LAYER 16 1498.555540 12129.144 61.31
AVG. HEAD ON TOP OF LAYER 15 1.2593
CHANGE IN WATER STORAGE 2.503 20.259 0.10
SOIL WATER AT START OF YEAR 8552.154 69220.187
SOIL WATER AT END OF YEAR 8554.657 69240.445
SNOW WATER AT START OF YEAR 0.000 0.000 0.00
SNOW WATER AT END OF YEAR 0.000 0.000 0.00
ANNUAL WATER BUDGET BALANCE -0.0005 -0.004 0.00
*******************************************************************************
*******************************************************************************
MONTHLY TOTALS (MM) FOR YEAR 2
-------------------------------------------------------------------------------
JAN/JUL FEB/AUG MAR/SEP APR/OCT MAY/NOV JUN/DEC
------- ------- ------- ------- ------- -------
PRECIPITATION 285.4 299.5 432.8 187.8 150.8 137.1
46.2 9.8 41.9 262.1 267.4 320.2
RUNOFF 0.00 0.00 43.35 0.00 0.00 0.00
0.00 0.00 0.00 0.00 0.02 0.10
EVAPOTRANSPIRATION 52.09 62.87 80.49 103.93 80.33 74.78
33.54 8.74 34.35 65.60 61.26 47.37
LATERAL DRAINAGE COLLECTED 8.912 7.482 45.924 0.675 3.995 0.616
FROM LAYER 2 0.001 0.000 0.001 5.882 9.123 15.141
PERCOLATION/LEAKAGE THROUGH 231.988 220.133 278.477 69.839 87.611 57.347
LAYER 3 4.409 0.811 2.071 156.763 213.738 227.526
LATERAL DRAINAGE COLLECTED 1.293 1.207 1.278 2.886 1.006 0.503
FROM LAYER 5 0.392 0.053 0.001 0.026 0.299 1.188
PERCOLATION/LEAKAGE THROUGH 164.921 170.633 201.793 279.081 147.762 97.133
LAYER 6 97.498 15.613 2.070 9.958 65.850 166.961
LATERAL DRAINAGE COLLECTED 0.292 0.781 1.172 1.240 1.514 1.084
FROM LAYER 8 0.621 0.816 0.284 0.008 0.046 0.187
PERCOLATION/LEAKAGE THROUGH 61.689 127.986 169.806 218.319 221.536 170.268
LAYER 9 123.461 139.105 74.596 6.733 23.611 45.199
LATERAL DRAINAGE COLLECTED 0.042 0.155 0.128 0.550 1.564 1.402
FROM LAYER 11 1.251 0.680 0.860 0.902 0.244 0.122
PERCOLATION/LEAKAGE THROUGH 28.062 50.778 42.870 103.749 227.128 201.584
88
LAYER 12 188.962 127.293 143.120 147.327 73.945 49.549
LATERAL DRAINAGE COLLECTED 0.038 0.023 0.021 0.010 0.015 0.120
FROM LAYER 14 0.175 0.179 0.088 0.110 0.120 0.070
PERCOLATION/LEAKAGE THROUGH 85.651 58.223 57.393 31.025 38.576 154.958
LAYER 16 215.603 193.645 131.541 149.219 154.520 118.184
-------------------------------------------------------------------------------
MONTHLY SUMMARIES FOR DAILY HEADS (CM)
-------------------------------------------------------------------------------
AVERAGE DAILY HEAD ON 1.072 0.968 5.412 0.099 0.485 0.096
TOP OF LAYER 3 0.004 0.001 0.002 0.713 1.137 1.804
STD. DEVIATION OF DAILY 2.032 1.402 7.992 0.192 1.199 0.213
HEAD ON TOP OF LAYER 3 0.003 0.000 0.005 1.326 1.898 2.974
AVERAGE DAILY HEAD ON 0.170 0.176 0.170 0.367 0.155 0.107
TOP OF LAYER 6 0.105 0.016 0.002 0.011 0.072 0.162
STD. DEVIATION OF DAILY 0.189 0.146 0.121 0.355 0.069 0.060
HEAD ON TOP OF LAYER 6 0.018 0.037 0.005 0.025 0.062 0.140
AVERAGE DAILY HEAD ON 0.067 0.128 0.165 0.166 0.208 0.170
TOP OF LAYER 9 0.133 0.151 0.082 0.007 0.027 0.049
STD. DEVIATION OF DAILY 0.064 0.088 0.145 0.103 0.063 0.053
HEAD ON TOP OF LAYER 9 0.018 0.033 0.042 0.013 0.026 0.056
AVERAGE DAILY HEAD ON 0.030 0.060 0.046 0.105 0.205 0.198
TOP OF LAYER 12 0.184 0.138 0.160 0.159 0.082 0.053
STD. DEVIATION OF DAILY 0.018 0.037 0.040 0.074 0.083 0.060
HEAD ON TOP OF LAYER 12 0.034 0.031 0.021 0.031 0.024 0.027
AVERAGE DAILY HEAD ON 0.092 0.068 0.062 0.035 0.042 0.153
TOP OF LAYER 15 0.191 0.205 0.147 0.160 0.172 0.127
STD. DEVIATION OF DAILY 0.028 0.036 0.035 0.035 0.044 0.081
HEAD ON TOP OF LAYER 15 0.046 0.029 0.019 0.029 0.019 0.027
*******************************************************************************
*******************************************************************************
ANNUAL TOTALS FOR YEAR 2
-------------------------------------------------------------------------------
MM CU. METERS PERCENT
---------- ---------- -------
PRECIPITATION 2441.00 19757.176 100.00
RUNOFF 43.469 351.837 1.78
EVAPOTRANSPIRATION 705.350 5708.900 28.90
DRAINAGE COLLECTED FROM LAYER 2 97.7522 791.196 4.00
PERC./LEAKAGE THROUGH LAYER 3 1550.713260 12551.302 63.53
AVG. HEAD ON TOP OF LAYER 3 9.8279
89
DRAINAGE COLLECTED FROM LAYER 5 10.1314 82.002 0.42
PERC./LEAKAGE THROUGH LAYER 6 1419.273070 11487.438 58.14
AVG. HEAD ON TOP OF LAYER 6 1.2616
DRAINAGE COLLECTED FROM LAYER 8 8.0435 65.103 0.33
PERC./LEAKAGE THROUGH LAYER 9 1382.308110 11188.249 56.63
AVG. HEAD ON TOP OF LAYER 9 1.1281
DRAINAGE COLLECTED FROM LAYER 11 7.8995 63.938 0.32
PERC./LEAKAGE THROUGH LAYER 12 1384.365720 11204.902 56.71
AVG. HEAD ON TOP OF LAYER 12 1.1833
DRAINAGE COLLECTED FROM LAYER 14 0.9695 7.847 0.04
PERC./LEAKAGE THROUGH LAYER 16 1388.539060 11238.682 56.88
AVG. HEAD ON TOP OF LAYER 15 1.2117
CHANGE IN WATER STORAGE 156.842 1269.465 6.43
SOIL WATER AT START OF YEAR 8554.657 69240.453
SOIL WATER AT END OF YEAR 8711.500 70509.914
SNOW WATER AT START OF YEAR 0.000 0.000 0.00
SNOW WATER AT END OF YEAR 0.000 0.000 0.00
ANNUAL WATER BUDGET BALANCE -0.0009 -0.007 0.00
*******************************************************************************
*******************************************************************************
MONTHLY TOTALS (MM) FOR YEAR 3
-------------------------------------------------------------------------------
JAN/JUL FEB/AUG MAR/SEP APR/OCT MAY/NOV JUN/DEC
------- ------- ------- ------- ------- -------
PRECIPITATION 406.4 347.2 320.6 338.5 193.2 157.2
70.4 180.2 181.8 358.0 142.7 327.3
RUNOFF 3.19 5.31 1.33 2.08 0.00 0.00
0.00 0.00 4.20 1.54 0.00 0.00
EVAPOTRANSPIRATION 52.58 64.73 90.77 88.11 112.54 85.50
68.48 80.92 75.99 88.22 64.25 50.14
LATERAL DRAINAGE COLLECTED 25.563 9.911 35.326 29.401 0.237 5.559
FROM LAYER 2 0.000 1.311 12.546 15.394 1.976 24.739
PERCOLATION/LEAKAGE THROUGH 296.450 232.243 292.417 233.982 38.540 86.560
LAYER 3 2.060 67.331 112.574 240.818 86.789 242.714
90
LATERAL DRAINAGE COLLECTED 1.558 5.305 8.594 8.927 1.270 0.618
FROM LAYER 5 0.451 0.067 0.138 0.179 1.148 1.228
PERCOLATION/LEAKAGE THROUGH 215.304 296.043 276.940 309.366 192.126 107.180
LAYER 6 104.923 24.086 46.332 45.773 171.236 160.022
LATERAL DRAINAGE COLLECTED 0.557 0.802 2.485 6.545 2.627 1.234
FROM LAYER 8 0.764 0.822 0.246 0.211 0.159 0.567
PERCOLATION/LEAKAGE THROUGH 89.621 139.076 284.358 259.347 341.533 189.920
LAYER 9 137.775 137.811 68.779 63.339 44.622 100.900
LATERAL DRAINAGE COLLECTED 0.068 0.055 0.362 3.332 2.266 2.107
FROM LAYER 11 1.392 0.940 1.000 0.633 0.404 0.244
PERCOLATION/LEAKAGE THROUGH 30.394 27.629 75.901 251.151 272.375 287.845
LAYER 12 203.681 150.455 154.310 118.830 92.467 72.437
LATERAL DRAINAGE COLLECTED 0.047 0.020 0.015 0.020 0.089 0.246
FROM LAYER 14 0.250 0.169 0.115 0.140 0.093 0.060
PERCOLATION/LEAKAGE THROUGH 94.491 59.156 44.643 39.268 122.692 276.235
LAYER 16 292.005 203.460 150.772 170.681 133.397 109.410
-------------------------------------------------------------------------------
MONTHLY SUMMARIES FOR DAILY HEADS (CM)
-------------------------------------------------------------------------------
AVERAGE DAILY HEAD ON 3.032 1.313 4.181 3.601 0.042 0.693
TOP OF LAYER 3 0.002 0.166 1.547 1.833 0.268 2.930
STD. DEVIATION OF DAILY 4.328 2.349 5.477 4.973 0.091 1.848
HEAD ON TOP OF LAYER 3 0.003 0.473 3.978 3.039 0.768 4.137
AVERAGE DAILY HEAD ON 0.205 0.703 1.034 1.101 0.183 0.119
TOP OF LAYER 6 0.113 0.027 0.051 0.051 0.169 0.160
STD. DEVIATION OF DAILY 0.179 0.630 1.534 1.141 0.050 0.066
HEAD ON TOP OF LAYER 6 0.018 0.035 0.038 0.050 0.094 0.134
AVERAGE DAILY HEAD ON 0.085 0.132 0.310 0.820 0.314 0.179
TOP OF LAYER 9 0.149 0.149 0.076 0.068 0.051 0.095
STD. DEVIATION OF DAILY 0.100 0.098 0.243 1.036 0.150 0.068
HEAD ON TOP OF LAYER 9 0.014 0.043 0.039 0.039 0.048 0.078
AVERAGE DAILY HEAD ON 0.033 0.032 0.082 0.424 0.286 0.264
TOP OF LAYER 12 0.197 0.163 0.172 0.128 0.104 0.078
STD. DEVIATION OF DAILY 0.030 0.026 0.059 0.546 0.231 0.089
HEAD ON TOP OF LAYER 12 0.041 0.032 0.023 0.045 0.038 0.029
AVERAGE DAILY HEAD ON 0.102 0.070 0.048 0.041 0.116 0.260
TOP OF LAYER 15 0.253 0.189 0.168 0.180 0.149 0.118
STD. DEVIATION OF DAILY 0.028 0.021 0.037 0.051 0.095 0.127
HEAD ON TOP OF LAYER 15 0.069 0.040 0.023 0.030 0.033 0.026
*******************************************************************************
91
*******************************************************************************
ANNUAL TOTALS FOR YEAR 3
-------------------------------------------------------------------------------
MM CU. METERS PERCENT
---------- ---------- -------
PRECIPITATION 3023.50 24471.875 100.00
RUNOFF 17.648 142.839 0.58
EVAPOTRANSPIRATION 922.230 7464.265 30.50
DRAINAGE COLLECTED FROM LAYER 2 161.9617 1310.900 5.36
PERC./LEAKAGE THROUGH LAYER 3 1932.478880 15641.271 63.92
AVG. HEAD ON TOP OF LAYER 3 16.3398
DRAINAGE COLLECTED FROM LAYER 5 29.4824 238.627 0.98
PERC./LEAKAGE THROUGH LAYER 6 1949.331180 15777.671 64.47
AVG. HEAD ON TOP OF LAYER 6 3.2625
DRAINAGE COLLECTED FROM LAYER 8 17.0198 137.756 0.56
PERC./LEAKAGE THROUGH LAYER 9 1857.081420 15031.012 61.42
AVG. HEAD ON TOP OF LAYER 9 2.0234
DRAINAGE COLLECTED FROM LAYER 11 12.8025 103.622 0.42
PERC./LEAKAGE THROUGH LAYER 12 1737.474490 14062.927 57.47
AVG. HEAD ON TOP OF LAYER 12 1.6364
DRAINAGE COLLECTED FROM LAYER 14 1.2642 10.232 0.04
PERC./LEAKAGE THROUGH LAYER 16 1696.208010 13728.921 56.10
AVG. HEAD ON TOP OF LAYER 15 1.4111
CHANGE IN WATER STORAGE 144.421 1168.925 4.78
SOIL WATER AT START OF YEAR 8711.500 70509.914
SOIL WATER AT END OF YEAR 8855.921 71678.844
SNOW WATER AT START OF YEAR 0.000 0.000 0.00
SNOW WATER AT END OF YEAR 0.000 0.000 0.00
ANNUAL WATER BUDGET BALANCE -0.0006 -0.005 0.00
*******************************************************************************
*******************************************************************************
MONTHLY TOTALS (MM) FOR YEAR 4
-------------------------------------------------------------------------------
JAN/JUL FEB/AUG MAR/SEP APR/OCT MAY/NOV JUN/DEC
------- ------- ------- ------- ------- -------
92
PRECIPITATION 224.1 220.7 363.2 107.7 192.5 140.6
49.3 44.2 183.2 269.9 266.5 343.2
RUNOFF 0.00 0.00 1.11 0.00 0.00 0.00
0.00 0.00 0.00 3.14 2.20 0.00
EVAPOTRANSPIRATION 54.20 54.13 85.97 83.57 139.23 67.05
47.58 42.13 82.59 73.14 58.97 49.06
LATERAL DRAINAGE COLLECTED 2.863 7.049 20.887 0.408 0.672 0.833
FROM LAYER 2 0.011 0.000 2.398 22.011 12.346 15.672
PERCOLATION/LEAKAGE THROUGH 130.738 154.607 271.324 37.874 73.302 50.033
LAYER 3 9.376 1.481 84.520 154.840 205.756 273.515
LATERAL DRAINAGE COLLECTED 1.272 0.881 1.186 1.759 0.481 0.463
FROM LAYER 5 0.294 0.073 0.083 0.175 0.586 1.617
PERCOLATION/LEAKAGE THROUGH 191.529 133.948 165.367 240.566 99.762 95.941
LAYER 6 79.404 23.221 30.007 52.723 98.540 190.003
LATERAL DRAINAGE COLLECTED 0.908 1.035 0.780 1.123 1.582 0.849
FROM LAYER 8 0.489 0.614 0.259 0.078 0.149 0.201
PERCOLATION/LEAKAGE THROUGH 145.328 156.232 133.319 170.057 220.647 141.117
LAYER 9 104.245 119.914 71.098 32.712 46.377 48.299
LATERAL DRAINAGE COLLECTED 0.214 0.342 0.828 1.018 0.901 1.345
FROM LAYER 11 1.056 0.619 0.582 0.688 0.245 0.267
PERCOLATION/LEAKAGE THROUGH 58.435 67.864 133.422 163.590 156.571 207.874
LAYER 12 158.584 119.398 116.858 126.667 68.005 75.713
LATERAL DRAINAGE COLLECTED 0.053 0.040 0.017 0.051 0.121 0.105
FROM LAYER 14 0.184 0.137 0.090 0.083 0.086 0.060
PERCOLATION/LEAKAGE THROUGH 94.762 78.140 45.917 87.562 142.879 135.725
LAYER 16 224.074 168.002 130.624 126.992 130.091 105.497
-------------------------------------------------------------------------------
MONTHLY SUMMARIES FOR DAILY HEADS (CM)
-------------------------------------------------------------------------------
AVERAGE DAILY HEAD ON 0.359 0.943 2.483 0.063 0.100 0.118
TOP OF LAYER 3 0.011 0.001 0.307 2.606 1.534 1.866
STD. DEVIATION OF DAILY 0.713 2.000 3.312 0.140 0.198 0.300
HEAD ON TOP OF LAYER 3 0.014 0.001 0.696 4.885 3.241 2.468
AVERAGE DAILY HEAD ON 0.174 0.143 0.166 0.227 0.108 0.107
TOP OF LAYER 6 0.086 0.023 0.034 0.056 0.099 0.212
STD. DEVIATION OF DAILY 0.097 0.087 0.135 0.106 0.047 0.051
HEAD ON TOP OF LAYER 6 0.035 0.038 0.036 0.043 0.086 0.213
AVERAGE DAILY HEAD ON 0.129 0.173 0.131 0.162 0.210 0.147
TOP OF LAYER 9 0.112 0.129 0.080 0.035 0.051 0.051
STD. DEVIATION OF DAILY 0.106 0.083 0.081 0.094 0.055 0.057
HEAD ON TOP OF LAYER 9 0.041 0.034 0.038 0.032 0.042 0.055
AVERAGE DAILY HEAD ON 0.063 0.081 0.134 0.154 0.134 0.189
TOP OF LAYER 12 0.172 0.129 0.131 0.137 0.076 0.083
93
STD. DEVIATION OF DAILY 0.048 0.071 0.071 0.068 0.086 0.056
HEAD ON TOP OF LAYER 12 0.038 0.037 0.022 0.036 0.040 0.031
AVERAGE DAILY HEAD ON 0.103 0.093 0.050 0.091 0.154 0.142
TOP OF LAYER 15 0.198 0.181 0.145 0.137 0.145 0.114
STD. DEVIATION OF DAILY 0.048 0.045 0.040 0.064 0.074 0.075
HEAD ON TOP OF LAYER 15 0.047 0.020 0.037 0.037 0.020 0.041
*******************************************************************************
*******************************************************************************
ANNUAL TOTALS FOR YEAR 4
-------------------------------------------------------------------------------
MM CU. METERS PERCENT
---------- ---------- -------
PRECIPITATION 2405.10 19466.611 100.00
RUNOFF 6.445 52.168 0.27
EVAPOTRANSPIRATION 837.620 6779.456 34.83
DRAINAGE COLLECTED FROM LAYER 2 85.1502 689.196 3.54
PERC./LEAKAGE THROUGH LAYER 3 1447.367310 11714.830 60.18
AVG. HEAD ON TOP OF LAYER 3 8.6602
DRAINAGE COLLECTED FROM LAYER 5 8.8698 71.791 0.37
PERC./LEAKAGE THROUGH LAYER 6 1401.011230 11339.630 58.25
AVG. HEAD ON TOP OF LAYER 6 1.1957
DRAINAGE COLLECTED FROM LAYER 8 8.0677 65.299 0.34
PERC./LEAKAGE THROUGH LAYER 9 1389.345830 11245.211 57.77
AVG. HEAD ON TOP OF LAYER 9 1.1754
DRAINAGE COLLECTED FROM LAYER 11 8.1062 65.610 0.34
PERC./LEAKAGE THROUGH LAYER 12 1452.981930 11760.275 60.41
AVG. HEAD ON TOP OF LAYER 12 1.2351
DRAINAGE COLLECTED FROM LAYER 14 1.0281 8.322 0.04
PERC./LEAKAGE THROUGH LAYER 16 1470.266110 11900.172 61.13
AVG. HEAD ON TOP OF LAYER 15 1.2941
CHANGE IN WATER STORAGE -42.181 -341.410 -1.75
SOIL WATER AT START OF YEAR 8855.921 71678.844
SOIL WATER AT END OF YEAR 8813.739 71337.430
SNOW WATER AT START OF YEAR 0.000 0.000 0.00
SNOW WATER AT END OF YEAR 0.000 0.000 0.00
94
ANNUAL WATER BUDGET BALANCE 0.0005 0.004 0.00
*******************************************************************************
*******************************************************************************
MONTHLY TOTALS (MM) FOR YEAR 5
-------------------------------------------------------------------------------
JAN/JUL FEB/AUG MAR/SEP APR/OCT MAY/NOV JUN/DEC
------- ------- ------- ------- ------- -------
PRECIPITATION 382.4 327.4 243.2 189.0 273.4 104.0
125.0 23.8 108.9 79.5 202.6 284.6
RUNOFF 0.15 8.07 0.50 0.00 5.09 0.00
0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00
EVAPOTRANSPIRATION 49.99 63.43 58.52 90.52 104.95 102.20
111.72 20.50 55.08 67.21 58.09 49.39
LATERAL DRAINAGE COLLECTED 19.214 24.912 17.617 3.020 22.432 0.006
FROM LAYER 2 0.009 0.001 1.835 0.008 5.307 8.174
PERCOLATION/LEAKAGE THROUGH 289.361 261.725 165.066 85.024 155.304 8.656
LAYER 3 9.996 3.391 40.945 10.100 134.804 217.504
LATERAL DRAINAGE COLLECTED 1.950 2.928 13.933 1.038 0.980 0.580
FROM LAYER 5 0.199 0.001 0.037 0.095 0.068 0.219
PERCOLATION/LEAKAGE THROUGH 204.598 228.578 382.285 156.619 148.510 117.196
LAYER 6 60.462 3.556 16.796 34.104 24.208 56.025
LATERAL DRAINAGE COLLECTED 0.832 1.372 1.885 3.096 1.165 1.150
FROM LAYER 8 0.970 0.635 0.123 0.104 0.020 0.091
PERCOLATION/LEAKAGE THROUGH 132.888 198.785 241.839 313.269 171.745 167.674
LAYER 9 154.405 123.962 41.845 38.481 14.654 35.953
LATERAL DRAINAGE COLLECTED 0.145 0.201 0.695 2.322 2.105 1.077
FROM LAYER 11 1.181 1.024 1.039 0.538 0.182 0.158
PERCOLATION/LEAKAGE THROUGH 49.376 51.730 115.853 277.172 285.049 166.660
LAYER 12 171.448 159.286 156.443 114.011 61.070 57.733
LATERAL DRAINAGE COLLECTED 0.044 0.037 0.015 0.019 0.203 0.251
FROM LAYER 14 0.155 0.138 0.126 0.144 0.105 0.044
PERCOLATION/LEAKAGE THROUGH 88.740 80.077 40.384 42.247 238.119 277.630
LAYER 16 179.606 168.282 159.375 173.136 142.592 93.797
-------------------------------------------------------------------------------
MONTHLY SUMMARIES FOR DAILY HEADS (CM)
-------------------------------------------------------------------------------
AVERAGE DAILY HEAD ON 2.283 3.271 2.088 0.383 2.660 0.009
TOP OF LAYER 3 0.010 0.004 0.232 0.009 0.668 0.983
STD. DEVIATION OF DAILY 2.915 5.236 3.604 1.132 5.128 0.012
HEAD ON TOP OF LAYER 3 0.012 0.004 0.836 0.010 1.526 1.442
AVERAGE DAILY HEAD ON 0.254 0.403 1.651 0.163 0.136 0.131
95
TOP OF LAYER 6 0.065 0.004 0.018 0.037 0.026 0.060
STD. DEVIATION OF DAILY 0.297 0.405 1.581 0.066 0.088 0.019
HEAD ON TOP OF LAYER 6 0.040 0.004 0.028 0.037 0.035 0.052
AVERAGE DAILY HEAD ON 0.128 0.196 0.244 0.390 0.167 0.184
TOP OF LAYER 9 0.167 0.134 0.045 0.041 0.015 0.039
STD. DEVIATION OF DAILY 0.106 0.162 0.192 0.271 0.099 0.023
HEAD ON TOP OF LAYER 9 0.020 0.024 0.040 0.037 0.015 0.034
AVERAGE DAILY HEAD ON 0.053 0.062 0.114 0.298 0.260 0.174
TOP OF LAYER 12 0.186 0.172 0.175 0.124 0.068 0.062
STD. DEVIATION OF DAILY 0.036 0.052 0.083 0.251 0.077 0.050
HEAD ON TOP OF LAYER 12 0.010 0.017 0.028 0.021 0.030 0.028
AVERAGE DAILY HEAD ON 0.096 0.096 0.043 0.048 0.212 0.261
TOP OF LAYER 15 0.193 0.181 0.175 0.186 0.159 0.100
STD. DEVIATION OF DAILY 0.037 0.024 0.041 0.050 0.127 0.094
HEAD ON TOP OF LAYER 15 0.010 0.020 0.026 0.011 0.031 0.020
*******************************************************************************
*******************************************************************************
ANNUAL TOTALS FOR YEAR 5
-------------------------------------------------------------------------------
MM CU. METERS PERCENT
---------- ---------- -------
PRECIPITATION 2343.80 18970.453 100.00
RUNOFF 13.802 111.714 0.59
EVAPOTRANSPIRATION 731.600 5921.360 31.21
DRAINAGE COLLECTED FROM LAYER 2 102.5347 829.905 4.37
PERC./LEAKAGE THROUGH LAYER 3 1381.877320 11184.762 58.96
AVG. HEAD ON TOP OF LAYER 3 10.5003
DRAINAGE COLLECTED FROM LAYER 5 22.0282 178.294 0.94
PERC./LEAKAGE THROUGH LAYER 6 1432.936280 11598.027 61.14
AVG. HEAD ON TOP OF LAYER 6 2.4566
DRAINAGE COLLECTED FROM LAYER 8 11.4417 92.608 0.49
PERC./LEAKAGE THROUGH LAYER 9 1635.498410 13237.543 69.78
AVG. HEAD ON TOP OF LAYER 9 1.4592
DRAINAGE COLLECTED FROM LAYER 11 10.6668 86.336 0.46
PERC./LEAKAGE THROUGH LAYER 12 1665.831050 13483.052 71.07
AVG. HEAD ON TOP OF LAYER 12 1.4552
DRAINAGE COLLECTED FROM LAYER 14 1.2807 10.366 0.05
96
PERC./LEAKAGE THROUGH LAYER 16 1683.987300 13630.007 71.85
AVG. HEAD ON TOP OF LAYER 15 1.4591
CHANGE IN WATER STORAGE -343.522 -2780.426 -14.66
SOIL WATER AT START OF YEAR 8813.739 71337.430
SOIL WATER AT END OF YEAR 8470.218 68557.008
SNOW WATER AT START OF YEAR 0.000 0.000 0.00
SNOW WATER AT END OF YEAR 0.000 0.000 0.00
ANNUAL WATER BUDGET BALANCE -0.0012 -0.009 0.00
*******************************************************************************
*******************************************************************************
AVERAGE MONTHLY VALUES (MM) FOR YEARS 1 THROUGH 5
-------------------------------------------------------------------------------
JAN/JUL FEB/AUG MAR/SEP APR/OCT MAY/NOV JUN/DEC
------- ------- ------- ------- ------- -------
PRECIPITATION
-------------
TOTALS 315.68 304.78 352.78 226.96 186.30 125.48
72.90 61.82 129.56 232.02 221.62 301.66
STD. DEVIATIONS 76.24 50.00 74.48 95.96 57.27 28.28
31.59 68.17 58.57 103.91 51.85 43.97
RUNOFF
------
TOTALS 0.667 2.675 9.689 0.416 1.019 0.000
0.000 0.000 0.840 0.936 0.443 0.019
STD. DEVIATIONS 1.411 3.791 18.827 0.930 2.278 0.000
0.000 0.000 1.877 1.401 0.980 0.043
EVAPOTRANSPIRATION
------------------
TOTALS 51.031 59.954 79.281 92.405 104.443 79.524
76.684 44.933 64.255 71.901 61.940 50.448
STD. DEVIATIONS 3.044 5.145 12.361 7.828 23.605 14.652
23.707 27.012 19.582 9.655 3.755 3.416
LATERAL DRAINAGE COLLECTED FROM LAYER 2
----------------------------------------
TOTALS 14.0666 13.1731 28.5408 10.7808 5.4882 1.4152
0.0052 0.2630 3.9210 8.7636 7.4840 14.2608
STD. DEVIATIONS 8.8151 7.5745 11.8048 13.3152 9.6058 2.3433
0.0047 0.5858 4.9403 9.6480 3.9627 6.9693
PERCOLATION/LEAKAGE THROUGH LAYER 3
------------------------------------
TOTALS 233.9546 225.2803 255.8159 132.2348 77.2831 46.1154
6.7287 15.5797 58.0316 128.1087 165.3913 225.1229
STD. DEVIATIONS 66.6985 43.1528 51.4406 94.6405 49.4782 29.6198
97
3.3918 28.9745 42.3195 87.5694 53.6188 40.0244
LATERAL DRAINAGE COLLECTED FROM LAYER 5
----------------------------------------
TOTALS 1.3841 2.4166 5.9627 3.5743 1.0541 0.5196
0.3329 0.0394 0.0524 0.1275 0.4936 1.0112
STD. DEVIATIONS 0.4058 1.7925 5.3971 3.1203 0.3915 0.0774
0.0960 0.0349 0.0586 0.0664 0.4098 0.5280
PERCOLATION/LEAKAGE THROUGH LAYER 6
------------------------------------
TOTALS 181.3003 203.6501 263.7700 246.7128 162.4779 102.9234
86.5382 14.2762 20.1735 37.8646 85.1707 139.8219
STD. DEVIATIONS 34.2359 61.8858 84.5089 57.2917 47.5320 9.1821
17.3490 9.7568 18.2391 16.9958 54.8693 52.1368
LATERAL DRAINAGE COLLECTED FROM LAYER 8
----------------------------------------
TOTALS 0.5657 0.9624 1.4965 2.8440 1.8036 1.1630
0.7259 0.7228 0.2280 0.0877 0.1024 0.2400
STD. DEVIATIONS 0.3037 0.2506 0.6819 2.2189 0.5755 0.2360
0.1816 0.0976 0.0621 0.0784 0.0648 0.1879
PERCOLATION/LEAKAGE THROUGH LAYER 9
------------------------------------
TOTALS 97.0055 148.0312 196.9150 243.3312 247.8097 175.6835
131.6443 130.3961 64.2323 32.7190 34.7519 52.8022
STD. DEVIATIONS 40.7643 31.7115 63.5997 53.1380 65.7235 25.6433
18.8289 8.4073 13.0077 20.9402 14.6248 27.5764
LATERAL DRAINAGE COLLECTED FROM LAYER 11
----------------------------------------
TOTALS 0.1006 0.1805 0.4452 1.6137 1.6409 1.5701
1.2979 0.8457 0.8796 0.7012 0.2730 0.1914
STD. DEVIATIONS 0.0768 0.1048 0.3044 1.1759 0.5552 0.4278
0.2122 0.1828 0.1804 0.1356 0.0825 0.0614
PERCOLATION/LEAKAGE THROUGH LAYER 12
------------------------------------
TOTALS 38.0453 49.3719 84.7011 185.0857 226.1775 226.2514
188.4065 141.8033 143.4825 127.7557 75.2274 62.3058
STD. DEVIATIONS 15.0058 14.3396 38.8156 75.7994 54.2493 49.9393
24.3338 17.3871 15.8464 12.9456 12.0504 11.2318
LATERAL DRAINAGE COLLECTED FROM LAYER 14
----------------------------------------
TOTALS 0.0443 0.0283 0.0166 0.0244 0.0895 0.1649
0.1958 0.1615 0.1082 0.1207 0.1017 0.0622
STD. DEVIATIONS 0.0061 0.0092 0.0026 0.0156 0.0779 0.0767
0.0370 0.0226 0.0181 0.0249 0.0130 0.0122
PERCOLATION/LEAKAGE THROUGH LAYER 16
------------------------------------
TOTALS 90.1775 66.3936 46.8883 50.6785 116.2691 197.9434
235.0502 191.7439 145.8417 156.0911 140.6881 109.7456
STD. DEVIATIONS 4.2067 11.6703 6.3096 22.1065 83.0532 72.4286
43.7391 24.4086 13.8360 18.8157 9.5527 11.0681
98
-------------------------------------------------------------------------------
AVERAGES OF MONTHLY AVERAGED DAILY HEADS (CM)
-------------------------------------------------------------------------------
DAILY AVERAGE HEAD ON TOP OF LAYER 3
-------------------------------------
AVERAGES 1.6771 1.7338 3.3775 1.3289 0.6623 0.1880
0.0070 0.0353 0.4883 1.0481 0.9375 1.6985
STD. DEVIATIONS 1.0378 0.9930 1.3851 1.6233 1.1326 0.2859
0.0039 0.0732 0.6072 1.1371 0.4840 0.8202
DAILY AVERAGE HEAD ON TOP OF LAYER 6
-------------------------------------
AVERAGES 0.1845 0.3344 0.7211 0.4558 0.1570 0.1145
0.0932 0.0152 0.0223 0.0411 0.0869 0.1458
STD. DEVIATIONS 0.0494 0.2291 0.6314 0.3750 0.0379 0.0104
0.0187 0.0104 0.0201 0.0184 0.0528 0.0553
DAILY AVERAGE HEAD ON TOP OF LAYER 9
-------------------------------------
AVERAGES 0.0934 0.1523 0.2002 0.3648 0.2327 0.1771
0.1422 0.1410 0.0715 0.0350 0.0387 0.0541
STD. DEVIATIONS 0.0333 0.0304 0.0747 0.2715 0.0572 0.0217
0.0206 0.0093 0.0150 0.0226 0.0167 0.0240
DAILY AVERAGE HEAD ON TOP OF LAYER 12
-------------------------------------
AVERAGES 0.0409 0.0585 0.0874 0.2223 0.2147 0.2134
0.1889 0.1534 0.1604 0.1384 0.0840 0.0672
STD. DEVIATIONS 0.0159 0.0172 0.0364 0.1355 0.0600 0.0381
0.0133 0.0187 0.0176 0.0140 0.0138 0.0127
DAILY AVERAGE HEAD ON TOP OF LAYER 15
-------------------------------------
AVERAGES 0.0973 0.0788 0.0506 0.0550 0.1133 0.1925
0.2109 0.1906 0.1618 0.1669 0.1568 0.1180
STD. DEVIATIONS 0.0050 0.0143 0.0067 0.0222 0.0732 0.0623
0.0260 0.0102 0.0147 0.0195 0.0105 0.0121
*******************************************************************************
*******************************************************************************
AVERAGE ANNUAL TOTALS & (STD. DEVIATIONS) FOR YEARS 1 THROUGH 5
-------------------------------------------------------------------------------
MM CU. METERS PERCENT
-------------------- ----------- ---------
PRECIPITATION 2531.56 ( 277.963) 20490.2 100.00
RUNOFF 16.705 ( 16.1438) 135.21 0.660
EVAPOTRANSPIRATION 836.801 ( 77.9237) 6772.97 33.055
LATERAL DRAINAGE COLLECTED 108.16225 ( 30.74707) 875.453 4.27255
FROM LAYER 2
99
PERCOLATION/LEAKAGE THROUGH 1569.64709 (214.10313) 12704.550 62.00317
LAYER 3
AVERAGE HEAD ON TOP 10.985 ( 3.065)
OF LAYER 3
LATERAL DRAINAGE COLLECTED 16.96858 ( 8.68173) 137.342 0.67028
FROM LAYER 5
PERCOLATION/LEAKAGE THROUGH 1544.67932 (230.84885) 12502.464 61.01691
LAYER 6
AVERAGE HEAD ON TOP 1.976 ( 0.877)
OF LAYER 6
LATERAL DRAINAGE COLLECTED 10.94210 ( 3.69116) 88.564 0.43223
FROM LAYER 8
PERCOLATION/LEAKAGE THROUGH 1555.32178 (197.99879) 12588.603 61.43730
LAYER 9
AVERAGE HEAD ON TOP 1.419 ( 0.362)
OF LAYER 9
LATERAL DRAINAGE COLLECTED 9.73980 ( 2.03476) 78.833 0.38474
FROM LAYER 11
PERCOLATION/LEAKAGE THROUGH 1548.61414 (148.04057) 12534.312 61.17234
LAYER 12
AVERAGE HEAD ON TOP 1.358 ( 0.186)
OF LAYER 12
LATERAL DRAINAGE COLLECTED 1.11821 ( 0.14385) 9.051 0.04417
FROM LAYER 14
PERCOLATION/LEAKAGE THROUGH 1547.51123 (136.35609) 12525.385 61.12877
LAYER 16
AVERAGE HEAD ON TOP 0.052 ( 0.104)
OF LAYER 15
CHANGE IN WATER STORAGE -16.387 ( 7.9696) -132.64 -0.647
*******************************************************************************
******************************************************************************
PEAK DAILY VALUES FOR YEARS 1 THROUGH 5
------------------------------------------------------------------------
(MM) (CU. METERS)
---------- ------------
PRECIPITATION 122.50 991.501
RUNOFF 37.121 300.4524
DRAINAGE COLLECTED FROM LAYER 2 6.70602 54.27781
PERCOLATION/LEAKAGE THROUGH LAYER 3 20.536139 166.21724
AVERAGE HEAD ON TOP OF LAYER 3 242.731
MAXIMUM HEAD ON TOP OF LAYER 3 311.793
LOCATION OF MAXIMUM HEAD IN LAYER 2
(DISTANCE FROM DRAIN) 6.6 METERS
DRAINAGE COLLECTED FROM LAYER 5 1.29443 10.47697
100
PERCOLATION/LEAKAGE THROUGH LAYER 6 15.828815 128.11667
AVERAGE HEAD ON TOP OF LAYER 6 47.358
MAXIMUM HEAD ON TOP OF LAYER 6 78.763
LOCATION OF MAXIMUM HEAD IN LAYER 5
(DISTANCE FROM DRAIN) 3.0 METERS
DRAINAGE COLLECTED FROM LAYER 8 0.78948 6.38993
PERCOLATION/LEAKAGE THROUGH LAYER 9 15.383695 124.51392
AVERAGE HEAD ON TOP OF LAYER 9 28.884
MAXIMUM HEAD ON TOP OF LAYER 9 50.460
LOCATION OF MAXIMUM HEAD IN LAYER 8
(DISTANCE FROM DRAIN) 2.3 METERS
DRAINAGE COLLECTED FROM LAYER 11 0.49713 4.02368
PERCOLATION/LEAKAGE THROUGH LAYER 12 15.125986 122.42805
AVERAGE HEAD ON TOP OF LAYER 12 18.188
MAXIMUM HEAD ON TOP OF LAYER 12 32.925
LOCATION OF MAXIMUM HEAD IN LAYER 11
(DISTANCE FROM DRAIN) 1.7 METERS
DRAINAGE COLLECTED FROM LAYER 14 0.02106 0.17043
PERCOLATION/LEAKAGE THROUGH LAYER 16 14.742124 119.32111
AVERAGE HEAD ON TOP OF LAYER 15 6.405
MAXIMUM HEAD ON TOP OF LAYER 15 11.550
LOCATION OF MAXIMUM HEAD IN LAYER 14
(DISTANCE FROM DRAIN) 3.0 METERS
SNOW WATER 0.00 0.0000
MAXIMUM VEG. SOIL WATER (VOL/VOL) 0.4301
MINIMUM VEG. SOIL WATER (VOL/VOL) 0.0738
*** Maximum heads are computed using McEnroe's equations. ***
Reference: Maximum Saturated Depth over Landfill Liner
by Bruce M. McEnroe, University of Kansas
ASCE Journal of Environmental Engineering
Vol. 119, No. 2, March 1993, pp. 262-270.
**************************************************************************
101
******************************************************************************
FINAL WATER STORAGE AT END OF YEAR 5
----------------------------------------------------------------------
LAYER (CM) (VOL/VOL)
----- ------ ---------
1 6.0912 0.1998
2 2.8764 0.0629
3 28.9560 0.4750
4 175.5168 0.3455
5 2.8346 0.0620
6 28.9560 0.4750
7 151.5170 0.2983
8 2.8346 0.0620
9 28.9560 0.4750
10 149.3639 0.2940
11 14.8224 0.1297
12 28.9560 0.4750
13 160.1863 0.3153
14 7.2425 0.1188
15 0.0000 ?????????
16 57.9120 0.4750
SNOW WATER 0.000
******************************************************************************
******************************************************************************
102
ANEXO B. Interfaz e ingreso de datos en HELP
103
104
105
106
107
108
109
ANEXO C. Datos climáticos
110
111
112
113
114
115
116
117
118
119
120
122
ANEXO E. Panel fotográfico
Fotografía 1. Nivelación de terreno para prueba de conductividad hidráulica
Fotografía 2. Medición de infiltración
123
Fotografía 3. Muestra para análisis
Fotografía 4. Pesado de muestra
124
Fotografía 5. Medición de volumen, agua más suelo.
Fotografía 6. Homogenización de muestra para análisis de textura.
125
Fotografía 7. Calculo de textura de suelo
Fotografía 8. Aforando a 1L la probeta
126
Fotografía 9. Área propuesta para relleno sanitario
Fotografía 10. Aforando a 1L la probeta