Curso hidrogeologia etapa_d

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<ul><li><p>RECURSOS</p><p>HDRICOS</p><p>Departamento de GeologaUniversidad de Chile</p></li><li><p>HIDROGEOLOGAMETODOLOGAS DE EVALUACIN HIDROGEOLGICAClculo del Radio de Influencia del Bombeo</p><p>Un requerimiento usual en hidrogeologa es la determinacin del Radio de Influenciaque el bombeo de un pozo determinado genera en el tiempo.</p><p>En rgimen de desequilibrio la expresin es la siguiente :</p><p> R = 1,5 * (T * t / S)1/2 </p><p>dondeR (m) es el Radio de Influencia (RI);T (m2/da) es la transmisividad del acufero;t (das) es el tiempo de bombeo para el que se calcula el RI; yS es el almacenamiento del acufero.</p><p>Para definir el radio de proteccin de un sondaje, la DGA exige la determinacin delRI, el cual suele determinarse para el tiempo que fue requerido para que el ND delpozo evidenciara tendencia a estabilizarse. Este antecedente se obtiene del regis-tro de la prueba de bombeo de caudal constante practicada en el pozo.</p></li><li><p>HIDROGEOLOGA</p></li><li><p>HIDROGEOLOGAMETODOLOGAS DE EVALUACIN HIDROGEOLGICADeterminacin de la Eficiencia de un Sondaje</p><p> Para determinar la eficiencia de un sondaje se pueden utilizar varios mtodos. Elms recurrido corresponde al mtodo de determinar el descenso terico que de-biera experimentar el nivel dinmico, de acuerdo a las constantes elsticas del a-cufero y al dimetro de pozo, para luego comparar ste con el descenso real queha experimentado dicho nivel durante las pruebas ejecutadas en el sondaje.</p><p> Para asegurar un clculo representativo en el mediano plazo, se deben determinarlos descensos del nivel dinmico a un tiempo largo de bombeo. Para esto se pue-den extrapolar los descensos obtenidos en los ensayos de caudal variable y cons-tante hasta un tiempo de bombeo de 10.000 minutos, para luego comparar stoscon los descensos tericos obtenidos para igual perodo (10.000 minutos).</p><p> El descenso terico, para los distintos caudales, se determina utilizando las ex-presiones de Theis y las constantes elsticas del acufero sometido a extraccin. Alrespecto es importante recordar que en las frmulas de Theis est considerada ladistancia existente entre el pozo de bombeo y un pozo de observacin, de forma al utilizar slo los datos del pozo de bombeo deber considerarse la distancia co-mo equivalente al radio del pozo, incluyendo el espacio anular relleno con gravilla.</p></li><li><p>HIDROGEOLOGA</p></li><li><p>HIDROGEOLOGAMETODOLOGAS DE EVALUACIN HIDROGEOLGICADeterminacin de la Eficiencia de un Sondaje</p><p> Como puede advertirse en el croquis anterior, el nivel que se mide al interior delpozo incorpora tanto las prdidas de carga que se generan en el acufero en lascercanas del pozo, como aquellas originadas en la circulacin al interior del son-daje y al ingreso de la bomba. Estas ltimas (sondaje y bomba) suelen ser las mssignificativas.</p><p> Para determinar el descenso terico se utilizan las expresiones de Theis :</p><p> S * r2 u2 u3 u4 u = ----------- ; W(u) = - 0,5772 - ln u + u - --------- + --------- - --------- + .... 4 * T * t 2 * 2! 3 * 3! 4 * 4!</p><p> Q * W(u) s = ----------------- 4 * * T</p></li><li><p>HIDROGEOLOGAMETODOLOGAS DE EVALUACIN HIDROGEOLGICADeterminacin de la Eficiencia de un Sondaje</p><p> Para determinar la eficiencia del pozo, asumiendo que las prdidas mayores seproducen por efecto del sondaje, tendramos :</p><p> st Eficiencia (%) = ------- * 100 sp</p><p>donde</p><p>st = descenso terico segn Theis (m); ysp = descenso real en el pozo (m)</p></li><li><p>HIDROGEOLOGA</p></li><li><p>HIDROGEOLOGA</p></li><li><p>HIDROGEOLOGA</p></li><li><p>HIDROGEOLOGAMETODOLOGAS DE EVALUACIN HIDROGEOLGICACaudal entregado por un dren</p><p> La expresin que permite determinar el caudal por metro de dren, es la siguiente :</p><p> a * * K Qu = ------------------------ Ln (0,88 * (K*t/S*r))</p><p>dondeQu (m3/da por metro de dren) es el caudal unitario;a (m) es el descenso del NE hasta la clave del dren;K (m/da) es la permeabilidad del acufero;S es el almacenamiento del acufero;t (das) es el tiempo de operacin; yr (m) es el radio del dren.</p><p> Para determinar el caudal aportado por todo el dren (Q), deber hacerse el productoentre Qu y el largo de la obra.</p></li><li><p>HIDROGEOLOGAMETODOLOGAS DE EVALUACIN HIDROGEOLGICAClculo de la depresin generada por un dren</p><p> La expresin que permite determinar el descenso de la superficie fretica, en unpunto ubicado a cierta distancia de un dren, es la siguiente :</p><p> Q 0,882 * K * t = --------- Ln ---------------------- * K S * x</p><p>donde (m) es el descenso generado en el punto problema;Q (m3/da por metro de dren) es el caudal unitario;x (m) es la distancia al dren del punto donde se calcula el descenso;K (m/da) es la permeabilidad del acufero;S es el almacenamiento del acufero; yt (das) es el tiempo de operacin del dren para el cual se calcula el descenso.</p></li><li><p>HIDROGEOLOGA</p></li><li><p>HIDROGEOLOGAMETODOLOGAS DE EVALUACIN HIDROGEOLGICACaudal aportado por un ro drenante al bombeo de un pozo aledao</p><p> Cuando un ro cruza un rea de recuperacin de agua subterrnea, su caudal sealimenta de los aportes provenientes del acufero, de forma que si se proyecta unaexplotacin a partir de un pozo cercano, parte importante de los recursos obtenidosdel pozo pueden estarse consiguiendo a expensas del ro. Para determinar la magnitud del impacto en el ro se utiliza el mtodo de Jenkins(1968). El mtodo tiene los mismos supuestos de los mtodos de interpretacin de ensa-yos de bombeo y en estricto rigor debiera aplicarse a acuferos confinados, sin em-bargo es una vlida aproximacin para acuferos libres. Para la solucin del problema el autor estructur un baco al cual convergen lassiguientes variables :</p><p>Q (m3/da) es el caudal constante bombeado por el pozo;Qi (m3/da) es el caudal derivado del ro;Q*t es el volumen bombeado hasta el tiempo t (das);Vi (m3) es el volumen total aportado por el ro en el tiempo t;T (m2/da) es la transmisividad del acuferoS es el almacenamiento del acufero;t (das) es el tiempo desde que se inicia el bombeo; yx (m) es la distancia del pozo al ro o borde de recarga.</p></li><li><p>HIDROGEOLOGA</p></li><li><p>HIDROGEOLOGA</p></li><li><p>HIDROGEOLOGAMETODOLOGAS DE EVALUACIN HIDROGEOLGICACaudal aportado por un ro drenante al bombeo de un pozo aledao</p><p> El mtodo consiste en determinar el parmetro auxiliar del baco :</p><p> T * t x2 * S</p><p> Con el valor de dicho parmetro se entra al baco para determinar Qi/Q y Vi/Q*t ,mediante los cuales se pueden determinar las variables de inters (Qi y Vi) ya queQ y t son datos.</p></li><li><p>HIDROGEOLOGA</p></li><li><p>HIDROGEOLOGA</p></li><li><p>Infiltracin desde la base de un embalsea travs de un estrato permeableHIDROGEOLOGANivel de Aguaen el EmbalseTecho estratopermeableBase estratopermeableNivel deReferenciae = espesor saturadoH = altura de aguaH1H2Gradiente Hidrulico H1 H2i = ----------------eH1 H2 = H + eHi = ------ + 1eCaudal InfiltradoQ = k * A * idonde K es la permeabilidad vertical y A es la superficie inundadacon altura H (K vertical = 0,1 * K horizontal)Infiltracin</p></li><li><p>HIDROGEOLOGAMETODOLOGAS DE EVALUACIN HIDROGEOLGICABalances</p><p> Para determinar el potencial hidrogeolgico de una cuenca es necesario establecerel balance respectivo. Este concepto involucra un anlisis comparativo de los ingresos y egresos de aguaal sistema subterrneo, estableciendo la variacin del volumen almacenado, todo es-to enmarcado en un perodo de tiempo determinado. Para la estructuracin de un balance es imperioso definir el sistema fsico sobre elcual se ejecutar ste. Deben determinarse con claridad los lmites de dicho sistema,con el objeto de acotarlo y definir para ste, las recargas y descargas correspondien-tes. La expresin general del balance hidrogeolgico es la siguiente :</p><p> Entradas (Recargas) = Salidas (Descargas) V (Variacin del volumen almacenado)</p><p> Para un intervalo de tiempo determinado, debern evaluarse todas las entradas y sa-das de agua al sistema definido, lo que deber resultar compatible con la variacin delvolumen de agua subterrnea embalsada en el mismo.</p></li><li><p>HIDROGEOLOGAMETODOLOGAS DE EVALUACIN HIDROGEOLGICABalances</p><p> Mecanismos de Recarga Infiltracin de un porcentaje de las precipitaciones (Recarga por Pp);</p><p> Infiltracin desde los cursos de escurrimiento superficial (Recarga ro);</p><p> Infiltracin a partir de los derrames de riego (Recarga por riego);</p><p> Ingreso al sistema de un caudal subterrneo (Caudal Subt Entrante); e</p><p> Ingreso de agua artificialmente incorporada (Recarga antrpica).</p></li><li><p>HIDROGEOLOGAMETODOLOGAS DE EVALUACIN HIDROGEOLGICABalances</p><p> Mecanismos de Descarga Recuperaciones en el lecho de los cursos de escurrimiento superficial;</p><p> Evaporacin desde superficies de agua libre o con el NE poco profundo;</p><p> Evapotranspiracin a travs de la actividad vegetal;</p><p> Caudal subterrneo saliente del sistema; y</p><p> Explotacin artificial de los recursos.</p></li><li><p>HIDROGEOLOGAMETODOLOGAS DE EVALUACIN HIDROGEOLGICABalances</p><p> Como se indicara anteriormente, para estructurar un balance hidrogeolgico, es nece-sario definir el sistema hidrogeolgico correspondiente. Esto implica lo siguiente :</p><p> - determinar la geometra de los acuferos y de las unidades impermeables exis- tentes; - definir las relaciones que pudiesen existir entre las distintas unidades permea- bles e impermeables; - determinar las caractersticas hidrulicas de los acuferos, vale decir el grado de confinamiento y las constantes elsticas respectivas; y - definir la disposicin, en profundidad, de la superficie equipotencial.</p><p> Una vez ejecutadas las tareas precedentes, se debern evaluar las recargas y descar-gas, para el perodo de tiempo durante el cual se ejecutar el balance, y en funcin delresultado se podr determinar si para dicho perodo hubo aumento o disminucin delvolumen embalsado.</p></li><li><p>HIDROGEOLOGAMETODOLOGAS DE EVALUACIN HIDROGEOLGICABalancesDefinicin del Modelo Hidrogeolgico Fsico La primera tarea que se ejecuta, si no existen antecedentes confiables a escala ade-cuada, es un levantamiento fotogeolgico del rea de inters. Los objetivos primor-diales de ste son los siguientes :</p><p> Determinar la extensin y caractersticas (sedimentolgicas y geomorfo- lgicas) de los depsitos detrticos susceptibles de constituir acuferos. Esto implica trazar el contacto entre las unidades lticas y los depsitos sedimentarios permeables (contacto roca-relleno). Definir los tipos litolgicos relevantes y las estructuras existentes, de pre- ferencia aquellas que puedan controlar la geometra de los acuferos. Determinar la red hidrogrfica y la divisoria de aguas de la cuenca que se estudia. Ubicar en el mapa las captaciones existentes y definir reas homogneas desde una perspectiva hidrogeolgica (zonas de recarga, de recuperacio- nes, vertientes, espejos de agua, etc.).</p><p> Anlisis de toda la informacin de sondajes que exista en el rea. Estructuracin delas columnas estratigrficas respectivas y definicin de las unidades permeables queestos datos permitan identificar.</p></li><li><p>HIDROGEOLOGAMETODOLOGAS DE EVALUACIN HIDROGEOLGICABalancesDefinicin del Modelo Hidrogeolgico Fsico Si la cobertura y densidad de los datos de sondajes es escasa, suele ser convenien-te complementar estos antecedentes con informacin proveniente de levantamientosgeofsicos tales como gravimetra y transiente electromagntica (TEM).</p><p> Al respecto es importante advertir que siempre es necesario calibrar los datos geo-fsicos con los antecedentes estratigrficos aportados por los sondajes. Una inter-pretacin geofsica sin apoyo geolgico real es, generalmente, poco confiable.</p><p> En el caso de la gravimetra, tcnica consistente en medir con gran precisin la gra-vedad en un punto, con el objeto de determinar el espesor sedimentario y consecuen-temente la profundidad de la roca basal, es siempre importante y necesario conside-rar lo siguiente :</p><p> Los perfiles gravimtricos deben anclarse en sus extremos en afloramien- tos de roca, de forma que se asegure que en esos puntos el espesor sedi- mentario es nulo. Esto facilita la adecuada interpretacin de los puntos in- termedios.</p></li><li><p>HIDROGEOLOGAMETODOLOGAS DE EVALUACIN HIDROGEOLGICABalancesDefinicin del Modelo Hidrogeolgico Fsico En estos puntos extremos deben colectarse muestras de roca con el objeto de practicar en ellas anlisis de densidad. Este parmetro es altamente sen- sible en el clculo del espesor sedimentario, de forma que su adecuada de- terminacin es importante en la obtencin de resultados confiables.</p><p> Los fuertes desniveles topogrficos que suelen existir en los puntos ubica- dos en los extremos de los perfiles, hacen siempre recomendable determi- nar dichos desniveles utilizando la plantilla de Hammer (en crculos A y B). Esta consideracin ayuda luego a la determinacin de la correccin de te- rreno, clculo siempre importante de ejecutar en reas donde los altos topo- grficos afectan las mediciones de gravedad, y consecuentemente, la bon- dad de los resultados finales.</p><p> Finalmente, siempre es imprescindible calibrar los resultados obtenidos me- diante los clculos gravimtricos, con valores reales entregados por sonda- jes que hayan alcanzado la roca que hace de zcalo a los depsitos sedimen- tarios, cuyo espesor se requiere conocer.</p></li><li><p>HIDROGEOLOGAMETODOLOGAS DE EVALUACIN HIDROGEOLGICABalancesDefinicin del Modelo Hidrogeolgico Fsico Los sondeos geoelctricos del tipo transiente electromagntica son muy tiles parala determinacin de la geologa de subsuperficie, ya que entregan informacin de bue-na calidad respecto a la posicin del nivel esttico, a la estratigrafa de los sedimentosy a la profundidad de la roca basal.</p><p> Con toda la informacin aportada por las labores indicadas, debern levantarse perfi-les geolgicos, que permitan definir unidades de carcter hidrogeolgico, las relacio-nes y caractersticas de permeabilidad de cada una y la geometra de las mismas. </p></li><li><p>HIDROGEOLOGAMETODOLOGAS DE EVALUACIN HIDROGEOLGICABalancesDefinicin del Modelo Hidrogeolgico Fsico</p></li><li><p>HIDROGEOLOGADefinicin del Modelo Hidrogeolgico Fsico</p></li><li><p>HIDROGEOLOGAMETODOLOGAS DE EVALUACIN HIDROGEOLGICABalancesEvaluacin de la Recarga En el proceso de determinacin de la recarga de los acuferos de una cuenca, el proce-dimiento ms confiable se basa en los datos aportados por el control sistemtico de losniveles estticos del rea. Debido a sto es que dicha maniobra siempre es aconsejableimplementarla, ya que los datos que aporta en el largo y me...</p></li></ul>