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Modelo Conceptual
Descripción
Modelo A5 - Saturación persistente e hidromorfismo
El modelo conceptual busca comprender los mecanismos que dan origen a un comportamiento, y describirlos de la forma más simple posible. Para eso, el comportamiento se segmenta en temas (grupos): cada uno identifica los objetos o variables que participan —tanto en su funcionamiento normal como en sus posibles anomalías o desviaciones— y describe, mediante verbos, la forma en que esos objetos interactúan entre sí. El resultado es lo que llamamos una red semántica: la estructura con la que representamos y comunicamos el modelo conceptual, antes de introducir ecuación alguna.
ID:4747
Estructura de los Grupos
Descripción
El primer paso consiste en analizar la descripción general del modelo e identificar los distintos aspectos que intervienen en el fenómeno y que deben ser representados. Cada uno de estos aspectos se organiza como un grupo, entendido como una unidad conceptual coherente que describe una parte específica del funcionamiento del modelo.
Cada grupo reúne los objetos o conceptos relevantes para ese aspecto y las relaciones o verbos que describen cómo interactúan, se modifican o dependen unos de otros. De esta manera, cada grupo constituye una parte de la red semántica del modelo, mientras que el conjunto de los grupos permite representar de forma estructurada su funcionamiento global.
La división en grupos facilita además separar mecanismos, condiciones, procesos y resultados que cumplen funciones diferentes dentro del modelo, manteniendo al mismo tiempo las relaciones que existen entre ellos. Los grupos no son, por tanto, componentes aislados: pueden compartir conceptos y establecer relaciones entre sí, formando conjuntamente una única representación semántica del fenómeno.
La imagen anterior ofrece una visión general de los distintos aspectos en que se ha estructurado el modelo. A continuación se presentan los grupos identificados, indicando para cada uno su título y una breve descripción del aspecto del modelo que representa.
Grupo 1: Grupo 1: Forzantes y persistencia hídrica
Origen y mantenimiento de la saturación próxima a la superficie.
Grupo 2: Grupo 2: Pérdida de aireación y agotamiento de oxígeno
Transición del suelo saturado hacia condiciones anaeróbicas por consumo microbiano de oxígeno.
Grupo 3: Grupo 3: Secuencia redox microbiana
Cambio sucesivo de aceptores de electrones conforme disminuye el potencial redox.
Grupo 4: Grupo 4: Reducción de hierro y gleyzación
Transformación Fe(III)→Fe(II) y aparición del observable cromático de gleyzación.
Grupo 5: Grupo 5: Presión de poro e inestabilidad mecánica
Acoplamiento entre saturación, presión de poro positiva y reducción del factor de seguridad.
Grupo 6: Grupo 6: Integración hidro-redox-mecánica
Acoplamiento cuantitativo entre dinámica del nivel freático, oxígeno, redox y respuesta mecánica final.
ID:1734
Grupo 1: Grupo 1: Forzantes y persistencia hídrica
Descripción
Origen y mantenimiento de la saturación próxima a la superficie.
Pregunta clave: ¿Qué mantiene el nivel freático cerca de la superficie y origina la saturación persistente?
Origen y mantenimiento de la saturación próxima a la superficie. La saturación persistente ocurre cuando el nivel freático permanece, durante semanas o incluso meses, muy cerca de la superficie del suelo; es, generalmente, una recarga lateral, la surgencia de un acuífero confinado, o una topografía plana la que hace que el drenaje resulte insuficiente para evacuar esa agua. Ese mismo suelo saturado pierde su aireación normal y desarrolla condiciones anaeróbicas en su interior: las bacterias que lo habitan consumen primero todo el oxígeno disuelto que queda atrapado en el agua, y es ese agotamiento del oxígeno el que hace que recurran, de manera sucesiva, a los nitratos, al manganeso, al hierro y a los sulfatos como aceptores de electrones para poder seguir respirando, en un orden que sigue de cerca al potencial redox del propio suelo. Es esa misma presión de poro positiva y persistente, generada por la saturación, la que hace que se reduzca el factor de seguridad de las laderas que ya se describió como el punto de rotura de los deslizamientos, y en los suelos de textura fina puede llegar a desencadenar la solifluxión, un desplazamiento lento de la capa superficial del terreno saturado ladera abajo. El modelo cuantitativo que describe toda la saturación persistente integra la ecuación de Richards, que gobierna la dinámica vertical del nivel freático, con la geoquímica redox del suelo, vinculando ese mismo potencial redox con el contenido de oxígeno disuelto y con el consumo microbiano que lo agota; así, desde el nivel freático que se estanca cerca de la superficie con el que arranca este documento hasta el desplazamiento lento del terreno saturado con el que termina, la saturación persistente hace que un suelo que parece estático por fuera esconda, por dentro, una química y una mecánica que cambian por completo su comportamiento.
ID:3640
Grupo 2: Grupo 2: Pérdida de aireación y agotamiento de oxígeno
Descripción
Transición del suelo saturado hacia condiciones anaeróbicas por consumo microbiano de oxígeno.
Pregunta clave: ¿Cómo transforma la saturación la aireación y el oxígeno del suelo?
Transición del suelo saturado hacia condiciones anaeróbicas por consumo microbiano de oxígeno. La saturación persistente ocurre cuando el nivel freático permanece, durante semanas o incluso meses, muy cerca de la superficie del suelo; es, generalmente, una recarga lateral, la surgencia de un acuífero confinado, o una topografía plana la que hace que el drenaje resulte insuficiente para evacuar esa agua. Ese mismo suelo saturado pierde su aireación normal y desarrolla condiciones anaeróbicas en su interior: las bacterias que lo habitan consumen primero todo el oxígeno disuelto que queda atrapado en el agua, y es ese agotamiento del oxígeno el que hace que recurran, de manera sucesiva, a los nitratos, al manganeso, al hierro y a los sulfatos como aceptores de electrones para poder seguir respirando, en un orden que sigue de cerca al potencial redox del propio suelo. Dentro de ese mismo proceso anaeróbico, la reducción del hierro desde su forma férrica hasta su forma ferrosa es la que hace que aparezcan los colores grises y azulados característicos de la gleyzación, la marca visual con la que se reconoce, incluso años después, que un suelo estuvo saturado. El modelo cuantitativo que describe toda la saturación persistente integra la ecuación de Richards, que gobierna la dinámica vertical del nivel freático, con la geoquímica redox del suelo, vinculando ese mismo potencial redox con el contenido de oxígeno disuelto y con el consumo microbiano que lo agota; así, desde el nivel freático que se estanca cerca de la superficie con el que arranca este documento hasta el desplazamiento lento del terreno saturado con el que termina, la saturación persistente hace que un suelo que parece estático por fuera esconda, por dentro, una química y una mecánica que cambian por completo su comportamiento.
ID:3641
Grupo 3: Grupo 3: Secuencia redox microbiana
Descripción
Cambio sucesivo de aceptores de electrones conforme disminuye el potencial redox.
Pregunta clave: ¿Cómo continúa la respiración microbiana cuando se agota el oxígeno?
Cambio sucesivo de aceptores de electrones conforme disminuye el potencial redox. La saturación persistente ocurre cuando el nivel freático permanece, durante semanas o incluso meses, muy cerca de la superficie del suelo; es, generalmente, una recarga lateral, la surgencia de un acuífero confinado, o una topografía plana la que hace que el drenaje resulte insuficiente para evacuar esa agua. Ese mismo suelo saturado pierde su aireación normal y desarrolla condiciones anaeróbicas en su interior: las bacterias que lo habitan consumen primero todo el oxígeno disuelto que queda atrapado en el agua, y es ese agotamiento del oxígeno el que hace que recurran, de manera sucesiva, a los nitratos, al manganeso, al hierro y a los sulfatos como aceptores de electrones para poder seguir respirando, en un orden que sigue de cerca al potencial redox del propio suelo. Dentro de ese mismo proceso anaeróbico, la reducción del hierro desde su forma férrica hasta su forma ferrosa es la que hace que aparezcan los colores grises y azulados característicos de la gleyzación, la marca visual con la que se reconoce, incluso años después, que un suelo estuvo saturado. El modelo cuantitativo que describe toda la saturación persistente integra la ecuación de Richards, que gobierna la dinámica vertical del nivel freático, con la geoquímica redox del suelo, vinculando ese mismo potencial redox con el contenido de oxígeno disuelto y con el consumo microbiano que lo agota; así, desde el nivel freático que se estanca cerca de la superficie con el que arranca este documento hasta el desplazamiento lento del terreno saturado con el que termina, la saturación persistente hace que un suelo que parece estático por fuera esconda, por dentro, una química y una mecánica que cambian por completo su comportamiento.
ID:3642
Grupo 4: Grupo 4: Reducción de hierro y gleyzación
Descripción
Transformación Fe(III)→Fe(II) y aparición del observable cromático de gleyzación.
Pregunta clave: ¿Cómo se convierte la reducción del hierro en una señal observable de saturación?
Transformación Fe(III)→Fe(II) y aparición del observable cromático de gleyzación. Ese mismo suelo saturado pierde su aireación normal y desarrolla condiciones anaeróbicas en su interior: las bacterias que lo habitan consumen primero todo el oxígeno disuelto que queda atrapado en el agua, y es ese agotamiento del oxígeno el que hace que recurran, de manera sucesiva, a los nitratos, al manganeso, al hierro y a los sulfatos como aceptores de electrones para poder seguir respirando, en un orden que sigue de cerca al potencial redox del propio suelo. Dentro de ese mismo proceso anaeróbico, la reducción del hierro desde su forma férrica hasta su forma ferrosa es la que hace que aparezcan los colores grises y azulados característicos de la gleyzación, la marca visual con la que se reconoce, incluso años después, que un suelo estuvo saturado.
ID:3643
Grupo 5: Grupo 5: Presión de poro e inestabilidad mecánica
Descripción
Acoplamiento entre saturación, presión de poro positiva y reducción del factor de seguridad.
Pregunta clave: ¿Cómo se convierte la saturación en pérdida de estabilidad y movimiento del terreno?
Acoplamiento entre saturación, presión de poro positiva y reducción del factor de seguridad. La saturación persistente ocurre cuando el nivel freático permanece, durante semanas o incluso meses, muy cerca de la superficie del suelo; es, generalmente, una recarga lateral, la surgencia de un acuífero confinado, o una topografía plana la que hace que el drenaje resulte insuficiente para evacuar esa agua. Ese mismo suelo saturado pierde su aireación normal y desarrolla condiciones anaeróbicas en su interior: las bacterias que lo habitan consumen primero todo el oxígeno disuelto que queda atrapado en el agua, y es ese agotamiento del oxígeno el que hace que recurran, de manera sucesiva, a los nitratos, al manganeso, al hierro y a los sulfatos como aceptores de electrones para poder seguir respirando, en un orden que sigue de cerca al potencial redox del propio suelo. Es esa misma presión de poro positiva y persistente, generada por la saturación, la que hace que se reduzca el factor de seguridad de las laderas que ya se describió como el punto de rotura de los deslizamientos, y en los suelos de textura fina puede llegar a desencadenar la solifluxión, un desplazamiento lento de la capa superficial del terreno saturado ladera abajo. El modelo cuantitativo que describe toda la saturación persistente integra la ecuación de Richards, que gobierna la dinámica vertical del nivel freático, con la geoquímica redox del suelo, vinculando ese mismo potencial redox con el contenido de oxígeno disuelto y con el consumo microbiano que lo agota; así, desde el nivel freático que se estanca cerca de la superficie con el que arranca este documento hasta el desplazamiento lento del terreno saturado con el que termina, la saturación persistente hace que un suelo que parece estático por fuera esconda, por dentro, una química y una mecánica que cambian por completo su comportamiento.
ID:3644
Grupo 6: Grupo 6: Integración hidro-redox-mecánica
Descripción
Acoplamiento cuantitativo entre dinámica del nivel freático, oxígeno, redox y respuesta mecánica final.
Pregunta clave: ¿Cómo se integra cuantitativamente la hidrología con la geoquímica redox y la mecánica?
Acoplamiento cuantitativo entre dinámica del nivel freático, oxígeno, redox y respuesta mecánica final. La saturación persistente ocurre cuando el nivel freático permanece, durante semanas o incluso meses, muy cerca de la superficie del suelo; es, generalmente, una recarga lateral, la surgencia de un acuífero confinado, o una topografía plana la que hace que el drenaje resulte insuficiente para evacuar esa agua. Ese mismo suelo saturado pierde su aireación normal y desarrolla condiciones anaeróbicas en su interior: las bacterias que lo habitan consumen primero todo el oxígeno disuelto que queda atrapado en el agua, y es ese agotamiento del oxígeno el que hace que recurran, de manera sucesiva, a los nitratos, al manganeso, al hierro y a los sulfatos como aceptores de electrones para poder seguir respirando, en un orden que sigue de cerca al potencial redox del propio suelo. Es esa misma presión de poro positiva y persistente, generada por la saturación, la que hace que se reduzca el factor de seguridad de las laderas que ya se describió como el punto de rotura de los deslizamientos, y en los suelos de textura fina puede llegar a desencadenar la solifluxión, un desplazamiento lento de la capa superficial del terreno saturado ladera abajo. El modelo cuantitativo que describe toda la saturación persistente integra la ecuación de Richards, que gobierna la dinámica vertical del nivel freático, con la geoquímica redox del suelo, vinculando ese mismo potencial redox con el contenido de oxígeno disuelto y con el consumo microbiano que lo agota; así, desde el nivel freático que se estanca cerca de la superficie con el que arranca este documento hasta el desplazamiento lento del terreno saturado con el que termina, la saturación persistente hace que un suelo que parece estático por fuera esconda, por dentro, una química y una mecánica que cambian por completo su comportamiento.
ID:3645