conceptos basicos en hidrogeologia

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Conceptos básicos en Hidrogeología

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Esta presentacion trata de conceptos fundamentales para el entendimiento de temas hidrogeologicos, aca se dicta conceptos como hidrogeologia, agua subterraneas, acuiferos, porosidad, ciclo hidrologico, medios consolidados, medios no consolidados, capa confinante, parametrso hidraulicos de agua subterraneas, flujo saturado, cono de depresion, entre otros.

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Page 1: Conceptos basicos en hidrogeologia

Conceptos básicos en

Hidrogeología

Page 2: Conceptos basicos en hidrogeologia

Que es la hidrogeología?

Es la parte de la hidrología que estudia la ocurrencia, movimiento y calidad del agua debajo de la superficie terrestre.

Su enfoque es interdisciplinario e involucra la aplicación de la física, biología y matemáticas.

Page 3: Conceptos basicos en hidrogeologia

El agua subterránea

• Flujo laminar no visible por el humano.

• De importancia para las actividades humanas.

• Es la fuente de agua de mayor calidad pero la más vulnerable a contaminación.

• Mayor interés en agua “fresca” y menor en el agua “fósil”.

• 14% del agua fresca de la tierra es agua subterránea.

Page 4: Conceptos basicos en hidrogeologia

Balance de agua fresca global

Page 5: Conceptos basicos en hidrogeologia

Rocas y Agua

• La mayoría de la roca cerca de la superficie esta compuestas de solidos y vacíos.

• Las rocas que contienen agua pueden ser depósitos no-consolidados (tipo suelo) o rocas consolidadas.

• Los depósitos no consolidados pueden tener desde unos centímetros hasta más de 12000m debajo del delta del Río Mississippi.

• La mayoría de depósitos no consolidados provienen de la desintegración de rocas consolidadas

Page 6: Conceptos basicos en hidrogeologia

Rocas y Agua

• Rocas consolidadas consisten de partículas minerales unidas por el calor o presión.

• Pueden ser ígneas, sedimentarias y metamórficas

• Las rocas sedimentarias de interés son: calizas, dolomitas, lutitas, areniscas y conglomerados.

• Las rocas ígneas de interés incluyen granitos y basaltos.

• Importante de determinar la naturaleza de los vacíos en las rocas.

Page 7: Conceptos basicos en hidrogeologia

Rocas de origen exógeno

Page 8: Conceptos basicos en hidrogeologia

Rocas de origen endógeno

Page 9: Conceptos basicos en hidrogeologia

Rocas y Agua

Fuente: USGS

Page 10: Conceptos basicos en hidrogeologia

Medios No Consolidados Medios Consolidados Fracturados

(Macizos Rocosos)

Facilidad de excavación o perforación (lo

que significa captaciones relativamente

económicas) aunque a veces no de

sustentación, por lo que pueden

presentar problemas de estabilidad.

Niveles piezométricos cercanos a la

superficie del terreno (es decir,

pequeñas alturas de elevación, lo que

implica bombeos de menor coste

comparativo).

Recarga aceptable o muy buena (que

significa buen mantenimiento de los

caudales en el tiempo y recursos

elevados).

La consolidación está ligada al

incremento de la presión litostática con

la profundidad.

El agua circula a través de

discontinuidades de origen diverso y

geometría muy variable y las presiones

ejercidas sobre éstas pueden

modificarse con mayor velocidad que en

un medio poroso no fracturado.

Medios Consolidados y No

Consolidados

Page 11: Conceptos basicos en hidrogeologia

Medios Consolidados y No

Consolidados

Medios No Consolidados Medios Consolidados Fracturados

(Macizos Rocosos)

Buena porosidad eficaz (lo que

representa volúmenes de regulación

altos, o gran capacidad de embalse, es

decir, notables reservas hídricas frente

a sequías prolongadas).

Alta probabilidad de obtener elevadas

permeabilidades (es decir, buenos

caudales de explotación).

Suelen encontrarse en valles poblados

donde existe gran demanda de agua

para abastecimiento y usos agrícolas.

La conductividad hidráulica está controlada por la frecuencia de las discontinuidades (fracturas en medios ígneos, estratificación en medios sedimentarios), la interconexión de dichas discontinuidades y la zonificación de su permeabilidad.

La presión o potencial de agua en un macizo es independiente de la permeabilidad pero define el gradiente hidráulico y su piezometría. En este sentido, la anisotropía de la distribución de la permeabilidad es muy importante en la evaluación del potencial del agua.

Page 12: Conceptos basicos en hidrogeologia

Rocas y Agua

Porosidad Secundaria? Roca sedimentaria

Amazonas

Page 13: Conceptos basicos en hidrogeologia

Rocas y Agua

Afloramiento de Calizas al costado de la Laguna

Mamacocha - Cajamarca

Page 14: Conceptos basicos en hidrogeologia

El agua subterránea

El agua subterránea ocurre en dos zonas:

• Zona vadosa: Terreno que contiene agua y aire, comúnmente referido como zona no saturada. Consta de tres partes: Zona de suelo, zona intermedia y franja capilar.

• Zona saturada: Debajo de la zona vadosa y con sus poros interconectados llenos de agua. Esta es la única agua disponible para los pozos y manantiales.

La recarga pasa por la zona vadosa antes de llegar a la zona saturada.

Page 15: Conceptos basicos en hidrogeologia

El agua subterránea

La zona de suelo se extiende desde la superficie hasta un máximo de un metro y esta relacionada con la profundidad de raíces.

20cm

Page 16: Conceptos basicos en hidrogeologia

El agua subterránea

Dependiendo del tipo de contaminación se define la zona de interés.

Fuente: USGS

Page 17: Conceptos basicos en hidrogeologia

Ciclo hidrológico

• El término refiere al constante movimiento del agua encima o debajo de la superficie.

• Precipitación puede darse en forma de lluvia, nieve o ambas. La forma tiene importancia en la recarga.

• La infiltración varía bastante dependiendo del uso de suelo, humedad anterior, intensidad y duración de la precipitación.

• Cuando la taza de precipitación excede la infiltración, ocurre la escorrentía superficial.

• La infiltración se desplaza hacia abajo y lateralmente hacia sitios de descarga como bofedales, manantiales, lagos o cursos de agua.

Page 18: Conceptos basicos en hidrogeologia

Ciclo hidrológico

Nos concentraremos en el flujo subterráneo

Fuente: USGS

Page 19: Conceptos basicos en hidrogeologia

Ciclo hidrológico

Fuente: USGS

Balance hídrico y de energía para zonas con acumulación de nieve

Page 20: Conceptos basicos en hidrogeologia

Ciclo hidrológico

Variabilidad de la Precipitación con la Recarga Zona de estudio en la Patagonia Argentina

Page 21: Conceptos basicos en hidrogeologia

Ciclo hidrológico

Las cuencas andinas tienen patrones característicos en su ciclo hídrico…

… more information coming soon!

Page 22: Conceptos basicos en hidrogeologia

Acuíferos y Capas Confinantes

El nivel del agua en el pozo instalados sobre un acuífero no confinado nos indica el nivel de la napa freática. …volveremos a este tema luego en la presentación.

Fuente: USGS

Page 23: Conceptos basicos en hidrogeologia

Parámetros Hidráulicos de

las Aguas Subterráneas

Page 24: Conceptos basicos en hidrogeologia

Porosidad

Es la relación entre el volumen de espacios vacíos y el volumen total del suelo:

n = 𝑉𝑡 −𝑉𝑠

𝑉𝑡 =

𝑉𝑣

𝑉𝑡

Depende del tamaño y forma de las partículas.

Page 25: Conceptos basicos en hidrogeologia

Porosidad

Por ejemplo:

Page 26: Conceptos basicos en hidrogeologia

Porosidad Total y Efectiva

Las partículas más finas, bien ordenadas tienen mayor porosidad:

Page 27: Conceptos basicos en hidrogeologia

Porosidad Total y Efectiva

A modo de ejemplo, las arcillas son las formaciones naturales con una mayor porosidad total y sin embargo, con una menor porosidad eficaz. Ello provoca normalmente que desde el punto de vista hidrogeológico sean considerados medios con muy poca capacidad de circulación de agua, es decir, medios poco permeables.

De ahí su uso normalmente como barrera o pantalla hidráulica en numerosos proyectos. (Ojo: No existe tanta arcilla como se espera)

Page 28: Conceptos basicos en hidrogeologia

Porosidad efectiva

Relación entre el volumen de poros interconectados, excluyendo los poros aislados, y el volumen total.

Esta porosidad es la que permitirá el flujo del agua y aire. Está asociada a la conductividad hidráulica:

Page 29: Conceptos basicos en hidrogeologia

Tipos de Porosidad

Porosidad Primaria

Es aquella que se genera de forma conjunta a la sedimentación o cristalización de los granos o minerales que forman el sedimento o la roca.

Porosidad Secundaria

Es cuando se genera en la roca una segunda familia de “huecos”, que puede superar en magnitud o no a la primaria.

La porosidad secundaria se produce por causas externas a los procesos de sedimentación de la unidad geológica (fracturación, disolución y alteración superficial o endógena, estratificación producida durante la litificación y otras).

Page 30: Conceptos basicos en hidrogeologia

Rendimiento específico y Retención específica

Rendimiento Específico (Sy): parte del agua que es drenada por la gravedad.

Retención Específica (Sr):parte del agua que se queda atrapada entre las partículas sólidas

Porosidad = Rendimiento + Retención

específico específica

Page 31: Conceptos basicos en hidrogeologia

Columnas y gradientes

Las columnas de agua nos permiten conocer la pendiente del agua, determinando la dirección del flujo de agua subterránea.

Page 32: Conceptos basicos en hidrogeologia

Columnas y gradientes

La columna de agua total (ht) se determina con respecto al nivel de referencia (datum):

ht = z + hp

ht; consta de 3 componentes:

• elevación de la columna

• columna de presión y

• columna de velocidad;

siendo esta última insignificante, ya que el flujo de agua subterránea se considera muy lento.

Page 33: Conceptos basicos en hidrogeologia

Columnas y gradientes

• Gradiente Hidráulico:

Es la variación de la altura de la columna de agua por unidad de distancia entre 2 puntos de medición. Para la figura anterior se calcularía de la siguiente manera:

ℎ𝑙

𝐿 =

100−15 −(98−18)

780 =

5

780

Page 34: Conceptos basicos en hidrogeologia

Columnas y Gradientes

Para determinar el gradiente hidráulico y la dirección del flujo de agua subterránea es necesario la siguiente información:

1. La posición geográfica relativa de los pozos

2. La distancia entre los pozos

3. La altura de columna de agua de cada pozo

Page 35: Conceptos basicos en hidrogeologia

Columnas y Gradientes

Ejemplo de determinación del gradiente hidráulico y dirección de flujo

Se tiene la siguiente información:

Page 36: Conceptos basicos en hidrogeologia

Columnas y Gradientes

A. Identificar el pozo

con columna de agua intermedio.

B. Calcular la distancia entre el pozo con mayor columna de agua y el que tiene la menor, a la cuál, se encuentre la misma altura que el pozo intermedio.

Page 37: Conceptos basicos en hidrogeologia

Columnas y Gradientes

C. Trazar una línea recta que una el punto determinado en ‘b’ y el pozo intermedio.

D. Trazar una perpendicular a la línea recta trazada en ‘c’ hacia el pozo de menor altura. (ésta será la dirección del flujo).

E. El gradiente hidráulico del sistema, corresponderá al gradiente entre el punto de la línea de nivel y el pozo de menor altura.

Page 38: Conceptos basicos en hidrogeologia

Ley de Darcy

• Nos permite determinar la conductividad hidráulica, la cuál, depende del tamaño y disposición de los poros y fracturas; y las características dinámicas del fluido.

• Esta definida por la siguiente expresión:

Q = K*A*(𝒅𝒉

𝒅𝒍)

• Donde:

• Q = volumen de agua por unidad de tiempo

• K = conductividad hidráulica

• A = área transversal en la dirección del flujo

•𝑑ℎ

𝑑𝑙 = gradiente hidráulico

Page 39: Conceptos basicos en hidrogeologia

Conductividad hidráulica

www.gidahatari.com

Elementos que intervienen en la Ley de Darcy:

Page 40: Conceptos basicos en hidrogeologia

Conductividad Hidráulica

Determina el coeficiente de permeabilidad en términos cuantitativos.

Podemos diferenciar hasta 12 órdenes de magnitud en los valores de conductividad hidráulica entre las rocas:

Page 41: Conceptos basicos en hidrogeologia

Conductividad Hidráulica

Si la magnitud de la conductividad hidráulica es la misma/diferente en distintas zonas en un área determinada, se dice que el acuífero es homogéneo/heterogéneo.

Si la dirección de la conductividad hidráulica es la misma/diferente en distintas zonas en un área determinada, se dice que el acuífero es isotrópico/anisotrópico.

No confundir con permeabilidad, que esta relacionado con el medio poroso, mas no con el fluido.

Page 42: Conceptos basicos en hidrogeologia

Sistema de Aguas

Subterráneas

Page 43: Conceptos basicos en hidrogeologia

Sistema de Aguas Subterráneas

Page 44: Conceptos basicos en hidrogeologia

Sistema de Aguas Subterráneas

Descarga

• Ocurre en las zonas de cursos de agua y en las llanuras húmedas. (menor área).

• Se da de manera continua.

Recarga

• Ocurre en las áreas que se encuentran entre los cursos de agua. (mayor área).

• Se da de manera intermitente, inmediatamente después de un evento de precipitación.

Page 45: Conceptos basicos en hidrogeologia

Acuíferos

Un acuífero es una formación permeable capaz de almacenar y trasmitir cantidades aprovechables de agua.

Acuífero Libre Aquél en el que el límite de la zona saturada coincide con la interfase donde empiezan los poros no saturados de agua, de forma que nuevos aportes de ésta simplemente elevarían esta interfase a una nueva posición más alta; o a la inversa, en el caso de extracciones de agua, la interfase descendería a cotas inferiores.

La característica de la superficie freática es que la presión que se aplica sobre ella es la atmosférica (p = 1 atm).

Page 46: Conceptos basicos en hidrogeologia

Acuíferos

Acuífero confinado

Cuando la superficie piezométrica no coincida con la zona saturada del terreno. En un contexto geológico en que aparezca una capa poco permeable de terreno (por ejemplo de roca compacta, sin poros) que confina un acuífero debajo del cual, a su vez, vuelve a haber un zócalo poco permeable.

Page 47: Conceptos basicos en hidrogeologia

Acuíferos

Acuífero confinado

La presión que ejerce el agua sobre el techo impermeable puede medirse por su equivalente de altura, ‘h’, que alcanzaría una columna de agua con la base situada sobre dicho techo.

Page 48: Conceptos basicos en hidrogeologia

Acuíferos

Superficie piezométrica de un acuífero confinado en relación a su área de recarga

Fuente: USGS

Page 49: Conceptos basicos en hidrogeologia

Acuíferos

Superficie piezométrica de un acuífero confinado en relación a su área de recarga

Fuente: NGWA

Page 50: Conceptos basicos en hidrogeologia

Acuíferos

Superficie piezométrica y líneas de flujo para una cuenca

Fuente: USGS

Page 51: Conceptos basicos en hidrogeologia

Acuíferos

Acuifero Semiconfinado Tiene un comportamiento muy similar al de un acuífero confinado, con la diferencia que la capa semiconfinante no se comporta como un acuicludo o un acuífugo (materiales geológicos que prácticamente no permiten el paso de agua a través de ellos o que éste paso es despreciable), si no que se trata de un tipo de sedimento o macizo consolidado que, aunque con dificultad, permite un cierto flujo del agua (acuitardo). Este flujo se producirá en el sentido que indique el gradiente vertical de carga hidráulica entre el acuífero receptor (de mayor a menor potencial).

Page 52: Conceptos basicos en hidrogeologia

Flujo No Saturado

Page 53: Conceptos basicos en hidrogeologia

Capilaridad

• La capilaridad es el ascenso del agua a través de superficies tubulares largas y de diámetro pequeño. Esta es producto de 2 fuerzas:

• Cohesión: Atracción entre moléculas de agua • Adhesión: Atracción entre moléculas de agua y

diferentes partículas sólidas.

Altura aproximada de ascenso en materiales granulares:

Page 54: Conceptos basicos en hidrogeologia

Capilaridad

Page 55: Conceptos basicos en hidrogeologia

Flujo No Saturado

El flujo continuo de una zona no saturada, puede ser calculado con la Ley de Darcy modificada (Heath, 1983):

Q = Ke *A * [ ( hc −z

z ) +/- (

dh

dl ) ]

Q = volumen de agua por unidad de tiempo Ke = conductividad hidráulica efectiva A = área transversal hc −z

z = gradiente de capilaridad

dh

dl = gradiente hidráulico (gravitacional)

Page 56: Conceptos basicos en hidrogeologia

Flujo No Saturado

Q = Ke *A * ( ℎ𝑐 −𝑧

𝑧 ) +/- (

𝑑ℎ

𝑑𝑙)

+/- se considera ‘+’ para flujo hacia abajo, y ‘–’ para flujo hacia arriba.

• Cuando el flujo es vertical el gradiente hidráulico = 1

• Cuando el flujo es horizontal el gradiente hidráulico se considera = 0.

Page 57: Conceptos basicos en hidrogeologia

Flujo No Saturado

El gradiente de capilaridad se puede determinar con las mediciones de la presión hidráulica de un tensiómetro.

Page 58: Conceptos basicos en hidrogeologia

Flujo no saturado

Tensiómetro 1 Tensiómetro 2

• ht = z + hp

• ht = 32 + (-1) = 31

• ht = z + hp

• ht = 28 + (-2) = 26

El gradiente combinado de la capilaridad y gravitacional es igual a la diferencia entre columnas de agua dividido entre la distancia de los tensiómetros (Heath, 1983 ):

hL

L=

31 −26

32 −28=

5

4= 1.25

Page 59: Conceptos basicos en hidrogeologia

Flujo no saturado

Como la columna de agua del tensiómetro 1 es mayor a la del tensiómetro 2, entonces es verticalmente hacia abajo. Por lo que el gradiente debido a la gravedad es 1.

Entonces,

1.25 = gradiente de + gradiente de gravedad capilaridad 1.25 = 1 + gradiente de capilaridad Gradiente de capilaridad = 0.25

Page 60: Conceptos basicos en hidrogeologia

Flujo No Saturado

Relación entre la conductividad hidráulica saturada (K) y la conductividad hidráulica en flujo no saturado (Ke).

Page 61: Conceptos basicos en hidrogeologia

Estratificación

Los sedimentos son depositados en capas que tienen diferentes tamaño de partículas, disposición y composición mineral.

Las diferencias en estas características entre las capas, hace que tengan diferente conductividad hidráulica, afectando la percolación y el movimiento del agua a través de la zona no saturada.

Page 62: Conceptos basicos en hidrogeologia

Flujo Saturado

Page 63: Conceptos basicos en hidrogeologia

Flujo saturado

En el flujo saturado todos los poros interconectados están llenos de agua. Y la dirección del movimiento del flujo está regido por el gradiente hidráulico.

El flujo es predominantemente laminar, característico de los depósitos granulares y fracturas de las rocas. Flujo turbulento sólo ocurre en medios con grandes aberturas como gravas, flujo de lava y cavernas kársticas.

Las líneas de corriente convergen en cuellos estrechos entre las partículas, y divergen en intersticios grandes.

Page 64: Conceptos basicos en hidrogeologia

Dispersión

En el flujo saturado, existe una dispersión longitudinal en la dirección del flujo. Daniel (1953) encontró inyectando colorante en un medio homogéneo e isotrópico, que el fluido se dispersaba lateralmente con un ángulo de espesor de 6°. Debido a que la dispersión es longitudinal y transversal, la concentración del fluido decrece en dirección del flujo.

Page 65: Conceptos basicos en hidrogeologia

Dispersión

El efecto de la dispersión longitudinal, también se puede observar en el cambio de la concentración en el flujo hacia abajo: al principio el cambio en la concentración inicial (Co) es acelerado hasta que la concentración alcanza 0.7Co, a partir de este nivel, el cambio en la concentración empieza a disminuir.

Page 66: Conceptos basicos en hidrogeologia

Dispersión

Conocer la dispersión es muy importante en los estudios de contaminación de aguas subterráneas; sin embargo, es difícil medirla en campo, porque la tasa y dirección del movimiento también está afectado por la estratificación, intercambio iónico, filtración, entre otras condiciones y procesos.

Dispersión real

Estos factores de los acuíferos y capas confinantes, provocan una dispersión longitudinal y transversal mayor a la propuesta por Daniel (1953) para un medio homogéneo e isotrópico.

Page 67: Conceptos basicos en hidrogeologia

Topografía

Para determinar la altura del nivel freático y la dirección de movimiento de las aguas subterráneas, es necesario determinar la altura encima del nivel de referencia (datum).

La observación de la topografía y de las características de relieve brindan información valiosa acerca de la distribución de las aguas subterráneas.

Page 68: Conceptos basicos en hidrogeologia

Redes de Flujo de Agua

Subterránea

Existen 2 grupos de líneas:

• Líneas equipotenciales: conectan puntos con igual columna de agua y representan la altura de la napa freática.

• Líneas de flujo: describen los patrones de movimiento en un acuífero.

Como la dirección del movimiento resulta del gradiente hidráulico; las líneas de flujo son perpendiculares a las líneas equipotenciales.

Page 69: Conceptos basicos en hidrogeologia

Redes de Flujo de Agua

Subterránea

Las líneas equipotenciales y de flujo son infinitas pero para motivos de análisis son representadas algunas de ellas formando “cuadrados”.

Page 70: Conceptos basicos en hidrogeologia

Redes de Flujo de Agua

Subterránea

• De acuerdo a la Ley de Darcy, el flujo en los “cuadrados” es:

q = K * b * w ∗ ( 𝑑ℎ

𝑑𝐿 )

• El flujo total de todos los “cuadrados” es:

Q = n * q

K : conductividad hidráulica b : espesor del acuífero en el punto medio entre las líneas equipotenciales. w : distancia entre las líneas de flujo dh : diferencia de columnas de agua entre las líneas equipotenciales dl : distancia entre las líneas equipotenciales. n : número de “cuadrados”

Page 71: Conceptos basicos en hidrogeologia

Redes de Flujo de Agua Subterránea

descarga descarga

recarga

Si perforamos un pozo en:

• La zona de recarga: mientras más profundo, el nivel del agua estará más bajo que el nivel de la superficie.

• El zona de descarga: mientras más profundo, el nivel del agua estará más arriba del nivel de la superficie.

Page 72: Conceptos basicos en hidrogeologia

Redes de Flujo de Agua

Subterránea

• Aguas arriba se gana agua o el agua drena los cursos de agua. Las líneas de flujo tienen forma de ‘V’.

• Aguas abajo se pierde agua o

el curso de agua aporta a las aguas subterráneas. Las líneas de flujo tienen forma de ‘^’.

Page 73: Conceptos basicos en hidrogeologia

Flujo y Estratificación

Los sistemas de agua subterránea incluyen acuíferos y capas confinantes. Y el flujo no sólo ocurre al interior de los acuíferos, sino también a través de las capas confinantes.

Como:

K acuíferos >>> K capas confinantes

Los acuíferos tienen menor resistencia al flujo, por lo tanto, la disminución de la columna de agua por unidad de distancia es cientos de veces menor a la que ocurre en capas confinantes.

Page 74: Conceptos basicos en hidrogeologia

Estratificación

Como consecuencia el flujo lateral en capas confinantes es insignificante y las líneas de flujo tienden a concentrarse en los acuíferos, siendo paralelas a los bordes de los mismos.

Page 75: Conceptos basicos en hidrogeologia

Estratificación

Las diferencias en conductividad hidráulica entre los acuíferos y capas confinantes, causan refracciones en las líneas de flujo en los bordes. Los ángulos de refracción del flujo son proporcionales a la conductividad hidráulica de la capa:

Tan θ 1

Tan θ 2 =

K1

K2

Page 76: Conceptos basicos en hidrogeologia

Velocidad de Flujo

Conocer la velocidad del flujo de agua subterránea es importante sobretodo cuando se tocan temas de contaminación.

Se puede deducir de la Ley de Darcy (1) y la ecuación de la velocidad (2) en hidráulica:

Q = K*A*(𝑑ℎ

𝑑𝑙)…………….(1)

Q = A * v…………….......(2)

v = k * ( 𝒅𝒉

𝒅𝒍 )

Page 77: Conceptos basicos en hidrogeologia

Velocidad de Flujo

Para que esta expresión se aplique al flujo de agua subterráneas, es necesario añadir el término de porosidad (n).

v = 𝑲

𝒏 * (

𝒅𝒉

𝒅𝒍 )

Acuífero

K = 60 m/d (7*10-4m/s)

dh/dl = 1m/1000m

n= 0.2

v = 0.3 m/d

Capa Confinante

K = 0.0001

dh/dl = 1m/10m

n = 0.5

v = 0.00002 m/d

Page 78: Conceptos basicos en hidrogeologia

Velocidad de flujo

El movimiento en acuíferos no confinados no esta limitado a la zona debajo de la napa freática, la franja capilar está sujeta también al gradiente hidráulico y se mueve en la misma dirección que el flujo subterráneo. En la franja capilar el movimiento es cero en el tope de la franja.

Page 79: Conceptos basicos en hidrogeologia

Transmisividad

• Es la capacidad del acuífero para transmitir el agua.

• Su expresión está dada por:

T = K * b

T = transmisividad

K = conductividad hidráulica

b = espesor del acuífero

Page 80: Conceptos basicos en hidrogeologia

Transmisividad

• La anterior expresión, combinada con la Ley de Darcy, resulta:

Q = T * w * ( 𝒅𝒉

𝒅𝒍 )

Ejm:

Q =5000 *1000 *1

1000

Q = 5000 m3/día

Page 81: Conceptos basicos en hidrogeologia

Transmisividad

Despejando T, obtenemos:

T = 𝑄

𝑊 *

𝑑𝑙

𝑑ℎ

La transmisividad se puede calcular, con los datos de descarga de las estaciones hidrológicas.

T = 5616

5000 *

2000

1

T = 2246 m2/d Entonces: K = T/b K =2246/50 K = 5.21 * 10 -4 m/s

Descarga de la mitad del acuífero (un lado de la corriente) = 5616 m3/d

=2.355 m3/s

=2.485 m3/s = 5000m

dh/dl = 1m/2000m

= 50m

Page 82: Conceptos basicos en hidrogeologia

Coeficiente de Almacenamiento

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Es el volumen de agua que entra o sale al medio poroso, por unidad de área del acuífero y por unidad de cambio en la columna de agua:

S = 𝑣𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒𝑛 𝑑𝑒 𝑎𝑔𝑢𝑎

á𝑟𝑒𝑎 ∗ ∆ 𝑐𝑜𝑙𝑢𝑚𝑛𝑎 𝑑𝑒 𝑎𝑔𝑢𝑎

Page 83: Conceptos basicos en hidrogeologia

Coeficiente de almacenamiento

Acuífero Confinado

La capa confinante es soportada, una parte, por las partículas sólidas, y otra parte, por la presión hidráulica ejercida por el agua.

Cuando la presión hidráulica decae, y más carga debe ser soportada por las partículas sólidas, éstas se deforman y el espacio poroso es reducido (compresión del acuífero).

El término para acuíferos confinados es almacenamiento específico (Ss).

Page 84: Conceptos basicos en hidrogeologia

Coeficiente de Almacenamiento

Acuífero No Confinado El agua de almacenamiento proviene principalmente de la fuerza de gravedad del drenaje de los sedimentos. El volumen de agua llevado por la expansión del agua y compresión del acuífero es insignificante. Por lo tanto, el coeficiente de almacenamiento es igual al rendimiento específico (Sy).

Page 85: Conceptos basicos en hidrogeologia

Coeficiente de Almacenamiento

0.1 < S < 0.3

10-5 < S < 10-3

Page 86: Conceptos basicos en hidrogeologia

Cono de Depresión

Cuando se extrae agua de los pozos, el nivel del agua empieza a bajar. El flujo de agua del acuífero al pozo incrementa hasta que se iguale a la velocidad de salida del agua del pozo.

El movimiento del agua del acuífero hacia el pozo, resulta en la formación del cono de depresión. Así pues, el flujo converge de todas las direcciones, el área de flujo hacia el pozo es más pequeña por lo que el gradiente hidráulico aumenta.

Page 87: Conceptos basicos en hidrogeologia

Cono de Depresión

Acuífero no confinado Acuífero confinado

Page 88: Conceptos basicos en hidrogeologia

Cono de Depresión

Acuífero no confinado:

La salida del agua es resultado del drenaje de agua de las rocas. El nivel de la napa freática desciende conforme el cono de depresión se forma.

El cono de depresión se expande muy lentamente.

Page 89: Conceptos basicos en hidrogeologia

Gracias por su interés en este tema

Page 90: Conceptos basicos en hidrogeologia

MEDIO AMBIENTE

MINERÍA CONSULTORÍA CAPACITACIÓN CARRERAS

Caudal ecológico Filtración de

relaves Centrales

hidroeléctricas Hidrogeología en

minería Desafío

Cambio climático

Diseño de coberturas

Modelamiento numérico

SIG en la gestión de R.H.

Oportunidades

Balances hídricos

Drenaje de mina Sistemas de monitoreo

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