Resumen de Aguas Subterraneas

Resumen de Aguas Subterraneas

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  UNIVERSIDAD PRIVADA SANPEDRO 2015 1 HIDROLOGIA GENERAL AGUAS SUBTERRANEAS El agua subterránea representa una fracción importante de la masa de agua presente en los continentes, y se aloja en los acuíferosbajo la superficie de la Tierra. El volumen del agua subterránea es mucho más importante que la masa de agua retenida en lagos ocirculante, y aunque menor al de los mayores glaciares, las masas más extensas pueden alcanzar millones de kilómetros cuadrados (como el Acuífero Guaraní). El agua del subsuelo es un recurso importante y de este se abastece a una tercera parte de la población mundial,1 pero de difícil gestión, por su sensibilidad a la contaminación y a la sobreexplotación. Por agua subterránea se entiende el agua que ocupa todos los vacíos del estrato geológico, comprende toda el agua que se encuentre por debajo del nivel freático. El agua subterránea es de gran importancia, especialmente en aquellos lugares secos, donde el escurrimiento se reduce mucho en algunas épocas del año. El agua subterránea provienen de la infiltración directa en el terreno de las lluvias o nieves, o indirectas de ríos o lagos. La infiltración es el proceso por el cual el agua penetra en las capas superiores del suelo, mientras que la percolación es el movimiento del agua en las capas del subsuelo. Si el nivel del agua superficial está por encima del nivel freático, (influente) se produce un aporte a las aguas subterráneas. Por el contrario, si el nivel de las aguas superficiales, está por debajo del nivel freático (efluente) se produce un aporte a las aguas superficiales, es por esto que se tienen las corrientes perennes, a pesar de que no se produzca precipitación.
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  UNIVERSIDAD PRIVADA SANPEDRO 2015 2 HIDROLOGIA GENERAL CLASIFICACION DE ACUIFERO Acuífero libre: Llamado también acuífero freático o capa freática es una formación permeable saturada limitada en su parte inferior por una capa impermeable. Y la superficie está limitada por el nivel piezométrico. Acuífero confinado: Es una formación permeable completamente saturada de agua y cuyos limites superior e inferior son capas impermeables. La presión del agua, es generalmente mayor que la atmosférica, por tal razón el agua en pozos que penetran en tales acuíferos permanecen por encima del nivel superior de las capas permeables.
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  UNIVERSIDAD PRIVADA SANPEDRO 2015 3 HIDROLOGIA GENERAL Acuífero semiconfinado: Es una formación permeable saturada cuyo limite superior esta constituido por una capa semipermeable y cuyo limite inferior puede ser una capa inpermeable o semipermeable Acuífero semilibre: En realidad se trata de una formación casi semiconfinada, en la cual la conductividad hidráulica de la capa semipermeable es tan grande que la componente horizontal de flujo de esta capa no puede ser despreciable. CONSTANTES HIDROGEOLOGICAS
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  UNIVERSIDAD PRIVADA SANPEDRO 2015 4 HIDROLOGIA GENERAL 1. Conductividad hidraulica (k) Constante que define la capacidad del medio poroso para transmitir el agua a través del mismo. Se define como la capacidad de infiltración que se presenta en un medio saturado, cuando el gradiente hidráulico es igual a la unidad. v = ki Si i= 1 Entonces v = k Generalmente se mide en m/dia o cm/hora. K varia en función de su viscosidad y densidad del mismo 2. Transmisividad (T) Es el producto de la conductividad hidráulica por el espesor del acuífero, considerando el flujo básicamente horizontal: T = KD Dónde: T= transmisibilidad(m2 /dia,cm2 /hora) K=conductibilidad hidraulica D= espesor del acuefero en (m o cm) 3. Porosidad (n) La relacion del volumen de huecos al volumen total del terreno que los contiene. n = 100 w v Donde n: porosidad en porcentaje W:volumen de agua requerida para saturar todos los huecos V:volumen total de la roca o suelo 4. Retención especifica (Sr) Se define como la cantidad de agua retenida contra la gravedad por la fuerza de retención de los pequeños cuando la : S+Sr = n Dónde: n: porosidad total (%)
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  UNIVERSIDAD PRIVADA SANPEDRO 2015 5 HIDROLOGIA GENERAL S: porosidad drenable (%) Sr: retencion especifica(%) 5. Resistencia hidraulica o resistencia vertical (C) Es la resistencia que se opone al flujo vertical, es una propiedad especifica de los acuíferos semiconfinada. 6. Factor de fuga o drenancia (λ) Determina la distribución de la fuga dentro del acuífero semiconfinado, es decir determina el origen del agua extraída de un pozo que alcanza el acuífero. El factor λ tiene la dimensión de una longitud (L)y es expresada generalmente en (m). Para un acuífero semiconfinado: λ = √KDC Para un acuífero semiconfinada doble: λ = √ KDC1C2 C1+C2 . MOVIMIIENTO DEL AGUA A TRAVEZ DEL SUELO Potencial o carga total (Φ): Llamado también carga hidráulica, carga piezométrico o carga total. Es el trabajo necesario para mover una cantidad unitaria de agua. ∅ = Z + P γ + v2 2g Considerando que bajo condiciones generales, la velocidad del flujo subterráneo es frecuentemente baja, y la componente cineta que es proporcional al cuadrado de la velocidad puede despreciarse quedando: ∅ = h = Z + P γ Potencial del agua en la zona saturada: Es la elevación a la que el agua ascendería en un tubo abierto , cuyo extremo coincidiera con el punto en cuestión. LEY DE DARCY
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  UNIVERSIDAD PRIVADA SANPEDRO 2015 6 HIDROLOGIA GENERAL Henry Darcy en 1856 formula la ley fundamental que describe el movimiento del agua de la zona saturada a través del suelo. Q = KA ∅1+∅2 L Donde: Q: volumen de agua que atraviesa la muestra por unidad de tiempo A: área de la sección transversal L: longitud de la muestra ∅1, ∅2: potenciales en los puntos 1 y 2 K: conductibilidad hidráulica la cual depende de la naturaleza de la arena y del GRADIENTE HIDRAULICO Se define como el cociente entre la diferencia de carga entre dos puntos y la distancia medida a lo largo de la línea de corriente de flujo entre esos dos puntos.. i = ∅1+∅2 L Donde: L: longitud de la muestra ∅1, ∅2: potenciales en los puntos 1 y 2 i: gradiente hidráulico. FLUJOS A TRAVEZ DE SUELOS ESTRATIFICADOS A. Flujo de agua paralelo a la dirección de la estratificacion. Donde el agua fluye en dirección horizontal a través de tres capas que tienen una conductividad hidráulica diferente y distinto espesor. Q1 = K1xD1x1xi = K1D1i Q2 = K2xD2x1xi = K2D2i Q3 = K3xD3x1xi = K3D3i Siendo el caudal total: Qt = Q1 + Q2 + Q3 B. Flujo de agua perpendicular a la dirección de la estratificación. El agua fluye verticalmente en sentido descendente a través de un perfil de suelo, constituido por horizontes de diferentes espesores. La descarga entre los puntos 1 y 2 es:
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  UNIVERSIDAD PRIVADA SANPEDRO 2015 7 HIDROLOGIA GENERAL Q = K1x1x ∅1 − ∅2 D1 Y asi para todos los estratos, de donde se deduce el caudal total: Q = ∆∅ ∑ D K HIDRAULICA DE POZOS Un pozo para abastecimiento de agua es un hueco profundizado en la tierra para interceptar acuíferos o mantos de aguas subterráneas Poso excavado Poso taladrado Poso a chorro Poso clavado Poso perforado FLUJO NO PERMANENTE Metodo de theis Metodo de Jacobo METODO DE THEIS Condiciones para acuífero confinado: No existen recargas anteriores El acuífero es homogéneo e isótropo en cuanto a su K El acuífero es infinito El pozo de bombeo tiene diámetro cero, y es completo El agua que se bombea produce inmediato descenso de nivel, el flujo del agua es radial y no tiene componentes verticales El caudal Q es constante METODO DE JACOB El método de Jacob es un caso particular de Theis. Permite calcular T, S y además el tiempo inicial de bombeo (to). A diferencia de Theis, no se utilizan superposiciones de gráficos. Tampoco se obtiene curva, sino una recta obtenida por los valores de descensos versus el tiempo.
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  UNIVERSIDAD PRIVADA SANPEDRO 2015 8 HIDROLOGIA GENERAL LOS MEJORES METODOS PARA LA DETERMINACION DE AGUA SUBTERRANEA SON LOS METODOS DE THEIS, PAPADOPULUS Y COOPER, THIEM Y CHEN YA Q SON LOS METODOS QUE MAS VARIABLES REQUIEREN PARA LA RELIALIZACION DE SUS CALCULOS Y POR ENDE ESTO NOS LLEVA A RESULTADOS MAS FIABLES.