Efecto del avance del frente húmedo producto de la infiltración de lluvias simuladas en suelos tropicales, a través del diseño e implementación de un montaje en laboratorio

Abstract

Los movimientos en masa superficiales causan un importante número de muertes y pérdidas económicas alrededor del mundo, especialmente en suelos tropicales y terrenos montañosos. Su ocurrencia puede atribuirse a factores como la geología, geomorfología, condiciones hidrológicas, características del suelo y la acción antrópica, pero es ampliamente reconocido que el factor desencadenante más frecuente es la infiltración de la precipitación. En Medellín (Colombia), un Sistema de Alerta Temprana denominado SIATA cuenta con estaciones de precipitación y humedad del suelo en tiempo real, orientado a la detección de movimientos en masa, pero la infiltración y distribución del agua dentro de suelo requiere mayor comprensión, como mecanismo detonante de movimientos en masa. En la investigación se diseñó, construyó, calibró y probó una columna de infiltración y simulador de lluvias con el propósito de comprender el proceso de infiltración de agua en suelos tropicales. El sistema simula intensidades de lluvia locales y permite medir el avance del frente húmedo y la variación de la succión, a través del uso de sensores tipo MAS 1, MPS-6 y piezómetros, instalados a lo largo de 1.70 m de altura en un perfil de suelo tropical compactado, en un montaje de laboratorio. Los resultados de la investigación incluyen el diseño y curvas de calibración del simulador de lluvias, calibración de los sensores MAS-1 y las variaciones del contenido volumétrico de agua y succión en el tiempo, para cada intensidad de lluvia. Estos resultados permiten avanzar en la comprensión del movimiento del agua a través de suelo tropical.

Abstract: Shallow landslides cause high number of fatalities and economic losses all over the world, especially in tropical and mountainous terrains. Although landslides can be attributed to many factors, including geology, geomorphology, hydrological conditions, soil characteristics, and human action, it is widely recognized that the most common triggering factor in tropical and complex terrains is rainfall infiltration. In Medellin (Colombia), an Early Warning System named SIATA has real-time rainfall and soil water content network, focused on landslides detection; but there is still needs to get a full understanding about the infiltration and distribution of rainfall through the tropical soil, as a trigger mechanism of landslides. During this research was designed, built, calibrated and tested a soil column and rainfall simulator to understand water infiltration process in tropical soils. The system simulates local rainfall intensities and allows the measure of the wetting front advance and matric suction variation through sensors MAS-1, MPS-6 and piezometers, installed along 1.70 m height on compacted tropical soil profile, in a laboratory assembly. The results of the research include the design and calibration curves of the rainfall simulator and MAS-1 sensors used. Also, includes time series of volumetric water content and negative pore pressure obtained for each rainfall intensity scenario. These results allow the comprehension of water movement through tropical soil.