Infiltración y redistribución de agua en perfiles de la zona no saturada en la cuenca alta del río Páez, Cartago

Tesis sometida a la consideración de la Comisión del Programa de Estudios de Posgrado en Ciencias Agrícolas y Recursos Naturales para optar al grado y título de Doctorado en Ciencias Agrícolas.

En Costa Rica, la entrada del agua al suelo y su movimiento dentro de él ha sido poco estudiado. Esta entrada de agua puede estudiarse en un espacio geográfico claramente definido como lo es la cuenca hidrográfica. Es por esto por lo que el primer capítulo de esta tesis se tituló ”Análisis cuantitativo de la morfometría de la cuenca alta del río Páez y su relación con el proceso de infiltración” y el cual mostró cómo las propiedades específicas de la forma de la cuenca pueden influenciar la entrada de agua por infiltración. La morfometría condiciona muchos de los procesos hidrológicos en una cuenca, y constituye el primer elemento que debe ser analizado para poder determinar la dinámica de la infiltración. El proceso de infiltración además de considerar las características de la forma de una cuenca hidrográfica, presentan dos etapas en su dinámica propia, la primera considera los elementos que condicionan la entrada de agua previo a que esta llegue al terreno y la segunda, la que ocurre al momento en que esta llega. Por esto, el segundo capítulo de esta tesis fue titulado “Modelización de la infiltración en suelos volcánicos agrícolas por lluvia mensual en la cuenca alta del río Páez, Cartago”. La dinámica de entrada de agua por infiltración en suelos depende de las etapas por las que ésta pasa durante el evento y lo cual está muy relacionado con los cambios de uso de la tierra, especialmente los usos agrícolas. La espacialidad del proceso de infiltración toma relevancia debido a que la combinación de los diferentes elementos resulta en diferentes rangos de infiltración en el suelo. Una vez que el proceso de infiltración ha terminado, el agua inicia un nuevo movimiento que depende de las propiedades de los horizontes de un perfil de suelo que en la mayoría de las veces se presenta no saturado. Este movimiento del agua no ha sido estudiado previamente en el país. Es por esto por lo que se desarrolló el tercer capítulo de esta tesis titulado “Redistribución de agua a través de perfiles de suelo de la zona no saturada bajo condiciones de uso agrícola en la cuenca alta del río Páez, Cartago” el cual analizó experimentalmente la dinámica del flujo de agua a través de los medios porosos que constituyen los horizontes de los suelos. Los resultados mostraron que temporalmente, luego de finalizada la infiltración, se da un movimiento de agua que viene a incrementar los contenidos de humedad de los horizontes en profundidad en diferentes momentos, demostrando así el flujo por redistribución.

In Costa Rica, the entry into the water and its movement within the soil has been little studied. This water ingress occurs in a clearly defined geographical space as the watershed. Therefore, the first chapter of this thesis was titled “Quantitative Analysis of Morphometry of the upper Páez River Basin and its Relationship to the Infiltration Process” and which showed how the specific properties of the basin shape can influence it ingress of water by infiltration. Morphometry conditions many of the hydrological processes in a basin and is the first element that must be analyzed to determine the dynamics of infiltration. The infiltration process besides considering the characteristics of the shape of a watershed, presents two stages in its own dynamics, the first one considers the elements that condition the entry of water before it reaches the ground and the second, the one that happens when it arrives. For this reason, the second chapter of this thesis was entitled “Modeling infiltration of volcanic agricultural soils by monthly rainfall in the upper basin of the Páez River, Cartago”. The dynamics of soil infiltration water entry depend on the stages of the event and what is closely related to land use changes, especially agricultural uses. The spatiality of the infiltration process becomes relevant because the combination of the different elements results in different ranges of infiltration into the soil. Once the infiltration process is complete, the water starts a new movement that depends on the properties of the horizons of a soil profile that in most cases presents itself unsaturated. This movement of water has not been studied previously in the country. Therefore, the third chapter of this thesis entitled “Redistribution of water through soil profiles of the unsaturated zone under conditions of agricultural land use in the upper basin of the Páez River was developed. Cartago” which experimentally analyzed the dynamics of the flow of water through the porous media that constitute the horizons of the soils. The results showed that temporarily, after the infiltration is completed, there is a movement of water that increases the moisture content of the horizons in depth at different times, thus demonstrating the flow by redistribution.

Universidad Nacional, Costa Rica

Universidad de Costa Rica

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