Análisis espectral del contenido de agua en suelos no saturados

Abstract

La cantidad de agua presente en los suelos no saturados experimenta variaciones significativas a lo largo del tiempo debido. Esta variación obedece a los flujos entrantes y salientes, ya sea por escorrentía, lluvias o drenajes, afectando la probabilidad de deslizamientos superficiales. Predecir estas variaciones puede resultar en cálculos computaciones muy costosos, particularmente si se quieren abordar extensas áreas y periodos de tiempo. En este trabajo de investigación se busca resolver el problema de la predicción del contenido de agua en suelos no saturados a partir de métodos espectrales, los cuales omiten la variable temporal reduciendo así el esfuerzo computacional. Se han analizado 4 puntos de control en un talud, en los cuales se monitorizaron dos profundidades. Para realizar este estudio se han empleado dos metodologías, la primera busca simular el flujo de agua, desde la superficie a la profundidad, a partir de una solución analítica y, en la segunda, se ha buscado desarrollar funciones de transferencia, a partir de las transformaciones de Fourier de los datos observados. Se ha concluido que ambas metodologías resultan en estimaciones aceptables, pero los resultados del primer método resultan más adecuados. No obstante, al analizar el segundo método, esta tesis abre nuevas líneas de investigación ya que, por ejemplo, los resultados observados pueden mejorarse si se tratan las señales usando filtros enfocados a eliminar componentes relacionadas con la incertidumbre aleatoria intrínseca a procesos físicos de alta no linealidad, como lo es el flujo de agua en suelos no saturados.

The amount of water present in unsaturated soils experiences significant variations over time. This variation is due to incoming and outgoing flows, whether due to runoff, rain or drainage, affecting the probability of surface landslides. Predicting these variations can result in very expensive computations, particularly if covering large areas and periods of time. This research work seeks to solve the problem of predicting water content in unsaturated soils using spectral methods, which omit the temporal variable, thus reducing the computational effort. 4 control points on a slope have been analyzed, in which two depths were monitored. To carry out this study, two methodologies have been used, the first seeks to simulate the flow of water, from the surface to the depth, from an analytical solution and, in the second, it has sought to develop transfer functions, from the Fourier transformations of the observed data. It has been concluded that both methodologies result in acceptable estimates, but the results of the first method are more adequate. However, when analyzing the second method, this thesis opens up new lines of research since, for example, the observed results can be improved if the signals are treated using filters focused on eliminating components related to random uncertainty intrinsic to highly nonlinear physical processes, as is the flow of water in unsaturated soils.