tema 1 fases de un estudio hidrogeologico
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Complementación estudios componente hidrogeológicoTúneles Seminario y Santa Elena
Metodología y Avance de los trabajos
ATENCIÓN A LOS REQUERIMIENTOS RELACIONADOS CON LA COMPLEMENTACIÓN DE LOS ESTUDIOS DEL COMPONENTE
HIDROGEOLOGICO DE LOS TÚNELES SEMINARIO Y SANTA ELENA
METODOLOGÍA Y AVANCE DE LOS TRABAJO
Antonio Dematteis y Giovanni Ricci
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Personal Principal
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LOCALIZACIÓN PROYECTO
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CRONOGRAMA GENERAL
FASE 1
FASE 2
FASE 3
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ORGANIZACIÓN DEL TRABAJO - ASPECTOS GENERALES
Trabajo dividido en tres (3) fases Cada fase involucra diferentes actividades:-Trabajo de campo (Medellín)-Trabajo de oficina (Bogotá y Torino – Italia sede central)
Aspectos generales:-Tiempo de trabajo reducido-Presencia constante de un grupo de trabajo en Medellín-Elaboración de datos del terreno en tiempo «real»-Comunicación directa y permanente entre los grupos de trabajo (terreno) y oficina (Bogotá – Italia)
Cada fase concluye con la emisión de un INFORME
Los informes han sido concebidos como estructura lógica – secuencial del trabajo completo.
Los resultados de cada fase sirven de base para orientar la fase sucesiva.
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FASE 1
Actividades Principales-Análisis de los datos existentes-Inventario de puntos de agua (ref. Formato unificado), parámetros como caudal, temp., condutividad, pH, entre otros...-Primera lectura de los niveles piezométricos-Toma de muestras de agua para análisis químico (ref. Resolución 2115/2007) sobre puntos considerados estratégicos.
Objetivos-Primer análisis de los datos sobre el terreno (niveles piezométricos, posición de manantiales, tipo de circulación)-Creación de una estructura SIG – Geodatabase-Optimización de las investigaciones sobre el terreno (para la etapa sucesiva)
INFORME 1 – Contenido-Análisis de los datos del proyecto existente (Estudio hidrogelógico 2000 y 2009)-Resultados del inventario de manantiales-Directrices y aspectos críticos a profundizar en las investigaciones sucesivas (FASE 2)
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FASE 1Investigaciones previas
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DATOS HISTÓRICOS DEL PROYECTO
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FASE 1Primer inventario de puntos de agua
Se cubrió la zona de estudio con dos grupos de trabajo independientes constituidos por personal técnico de Geodata y guías residentes en la zona de influencia del proyecto.
Fueron muestreados 356 puntos de agua (Formato FUNIAS):
• 221 manantiales• 13 pozos y aljibes• 18 piezómetros• 104 quebradas
221
62%
13 3%
18 5%
104
30%
Manantiales
Pozos y aljibes
Piezometros
Quebradas
221
62%
13 3%
18 5%
104
30%
Manantiales
Pozos y aljibes
Piezometros
Quebradas
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PRIMER INVENTARIO PUNTOS DE AGUA - GEODATA
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FASE 1Primer inventario de puntos de agua
77%
19%
3%
1% 0% 0%
0-100
100.1-200
200.1-400
400.1-600
600.1-900
>900
Conductividad electrica(μS/cm)
Conductividad hidráulica
0
100
200
300
400
500
600
700
800
900
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600.1-900
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Conductividad electrica(μS/cm)
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FASE 1Primer inventario de puntos de agua
Caudales l/s
246
30 11 3 6 20
50
100
150
200
250
300
0-2 2-20 20-50 50-100 100-200 >200
Q (l/s)
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FASE 2Actividades principales-Investigación tomográfica eléctrica sobre los túneles Elena y Túnel Seminario-Investigaciones electromagnéticas AMT en las zonas de falla que interceptan el trazado del túnel-Sondeos en el basamento con recuperación de núcleos y ejecución de pruebas de permeabilidad tipo Lugeon.-Perforaciones en la cobertura del basamento y ejecución de pruebas de bombeo a largo plazo
ObjetivosAMTProfundidad de investigación hasta 500 m de profundidadInvestigación de las características de resistividad en profundidad a la cota del túnel (valoración de posible conexión hidraulica con el túnel especialmente en zonas de falla)
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FASE 2
Características Técnicas de las investigaciones
Magnetotelúrica - AMTMedida de resistividad del subsueloMedida puntual (sondeo-estación) del valor de resistividad con inter-distancia de 50 - 100 mInterpretación de los resultados para general un perfil contínuo de resistividad a la cota del túnelEl método se integra perfectamente con la tomografía eléctrica
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FASE 2
Características Técnicas de las investigaciones
Tomografía eléctrica:
Equipo Syscal Pro de 72 canalesMedida de resistividad del terrenoProfundidad de investigación hasta 100 – 150 mNecesidad de tendidos sobre el terreno de hasta 1000 mInterpretación de los resultados para generar un perfil continuo de resistividad
0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 550 600 650 700 750 800 850 900 950 1000 1050 1100 1150 1200 1250 1300 1350 1400
Progressive [m ]
2200
2220
2240
2260
2280
2300
2320
2340
2360
2380
2400
2420
Atli
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]
2200
2220
2240
2260
2280
2300
2320
2340
2360
2380
2400
2420
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FASE 2
Características Técnicas de las investigaciones
Sondeos, pruebas de permeabilidad tipo Lugeon y pruebas de bombeo:
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FASE 3 – ESTUDIO HIDROGEOLÓGICO
Actividades Principales-Modelo hidrogeológico conceptual y modelo numérico-Análisis de la vulnerabilidad de los acuíferos y análisis de los riesgos asociados:
- Riesgo de contaminación en correspondencia con los portales y de las zonas de baja cobertura y
- Riesgo de afectación (secado) de los puntos de agua (como consecuencia del potencial drenaje del agua subterránea dentro del túnel)
- Diseño de la red de monitoreo para el control y seguimiento de los riesgos identificados
Objetivos-Responder a los requerimientos de la resolución del ANLA No. 0456 del 12 de Junio del 2012-En particular, definir un modelo hidrogeológico conceptual y numérico enfocado a predecir el comportamiento hidrogeológico del macizo y su respuesta a la construcción del túnel
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FASE 3 – ESTUDIO HIDROGEOLÓGICO
INFORME 3 – Contenido
1. Modelo hidrogeológico conceptual (túnel Seminario y Santa Elena):
- Síntesis de los datos del proyecto del túnel (tomado de la Fase 1)- Interpretación de los datos pluviométricos, análisis de la recarga y balance hídrico
inverso medio.- Mapas y perfiles hidrogeológicos, definición de los acuíferos presentes y de los
principales sistemas de flujo profundo en el macizo, si están presentes- Previsión de la carga hidráulica en los acuíferos y diseño del mapa piezométrico- Hidroquímica y calidad del agua subterránea y superficial, con definición de las clases
geoquímicas presentes en el área, dividida por complejos hidrogeológicos (iones mayores y metales principales)
- Caracterización hidrodinámica de los acuíferos, con base en las pruebas de bombeo y atributos de la permeabilidad de los acuíferos profundos.
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FASE 3 – ESTUDIO HIDROGEOLÓGICO
INFORME 3 – Contenido
1. Modelo hidrogeológico conceptual (túnel Seminario y Santa Elena):
- Interpretación de los datos pluviométricos, análisis de la recarga y balance hídrico inverso medio
- Mapas y perfiles hidrogeológicos, definición de los acuíferos presentes y de los principales sistemas de flujo profundo en el macizo, si están presentes
- Previsión de la carga hidráulica en los acuíferos y diseño del mapa piezométrico
Definición de la direcciones de flujo, conexiones hidráulicas entre las diferentes unidades acuíferas y con las fuentes superficiales, definición de zonas con potencial de aprovechamiento, cálculo de reservas de agua subterránea
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FASE 3 – ESTUDIO HIDROGEOLÓGICO
INFORME 3 – Contenido:
1. Modelo hidrogeológico conceptual (túnel Seminario y Santa Elena)- Hidroquímica y calidad del agua subterránea y superficial, con definición de las clases
geoquímicas presentes en el área, dividida por complejos hidrogeológicos (iones mayores y metales principales)
Los muestreos seguirán los protocolos establecidos, vigilando las cadenas de custodia, métodos para preservación y tiempos máximos establecidos para conservación de muestras para cada análisis a realizar.
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FASE 3 – ESTUDIO HIDROGEOLÓGICO
INFORME 3 – Contenido:
1. Modelo hidrogeológico conceptual (túnel Seminario y Santa Elena):
- Caracterización hidrodinámica de los acuíferos, con base en las pruebas de bombeo y atributos de la permeabilidad de los acuíferos.
Parámetros hidráulicos: Capacidad especifica Transmisividad,Conductividad hidráulica, Coeficiente de almacenamiento
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FASE 3 – ESTUDIO HIDROGEOLÓGICO
INFORME 3 – Contenido:
2.Modelo hidrogeológico numérico-El modelo representa medios fracturados, anisótropos y heterogéneos. -Para este objetivo se adoptará una malla de elementos finitos, que permita considerar estructuras geológicas complejas (p.e. zonas de falla que puedan conectar los acuíferos superficiales con el macizo profundo a la cota del túnel)-Se analizarán en detalle las zonas identificadas como más críticas con base en el modelo hidrogeológico conceptual
3.Previsión de la vulnerabilidad de los acuíferos y riesgo de contaminación y afectación (secado)
-Método GOD (Foster 1987, 2002) para la determinación de la vulnerabilidad intrínseca en los portales y sectores superficiales donde el túnel intercepta directamente los acuíferos. -Método DHI (Dematteis et al. 2001, 2011) para la determinación de la probabilidad de afectación (secado) de los puntos de agua y cursos de agua superficiales.
4.Diseño e implementación de redes de monitoreo
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FASE 3 – ESTUDIO HIDROGEOLÓGICO
INFORME 3 – Contenido:
3.Previsión de la vulnerabilidad de los acuíferos y riesgo de contaminación y afectación (secado)
-Método DHI (Dematteis et al. 2001, 2011) para la determinación de la probabilidad de afectación (secado) de los puntos de agua y cursos de agua superficiales.
Tal metodología se basa en un enfoque multifactorial, verificando punto por punto las siguientes variables: •Frecuencia de la fracturación•Permeabilidad del macizo•Espesor de la cobertura•Amplitud de la zona plástica alrededor del túnel•Distancia del túnel•Intersección con zonas de falla o cárstica•Tipo de manantial (circuito de agua)•Efecto topográfico.
El valor del índice DHI calculado para cada punto de agua indica la probabilidad de interferencia con la excavación de los Túneles.