Cap 3 Zona No Saturada

8/16/2019 Cap 3 Zona No Saturada

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TEMA 3

ESTUDIO DE LA

ZONA NO SATURADA

CONCEPTOS BASICOS DE FLUJO ENAGUAS SUBTERRÁNEAS


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Alto riesgo Bajo riesgo Moderado riesgo

Aguas

superficiales

Agas s!terr"#eas

$o%o $ro&#das

Agas s!terr"#easPro&#das

Li!re e'$osi%i(# aCo#ta)i#a#tes, no

Presentan

Mecanismos de

defensa o atenuación

Agas

s$er&i%iales

La *o#a #o satrada protege de la agresión

de contaminantes

Acuíferos profundos

protegidos por estratos

de gran espesor

RIESGO DE CONTAMINACI+N DERESER,ORIOS NATURALES DE AGUA


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CARACTER-STICAS DE PROPAGACION DE CONTAMINANTEEN AGUAS SUPERFICIALES

Altera%i(# . Pro$aga%i(#es i#)ediata

Dista#%ia de tra#s$orte

. $ro$aga%i(# /0) )

12 Co#ta)i#a#te3 Solid(4 l56ido

12 7 de 8ertido3 e&le#te4 derra)e12 Natrale*a de &lido /Pro$1 F5si%as9 Mis%i!le I#)is%i!le

12 Orige# de %o#ta)i#a#te

Do):sti%o I#dstrial Fte1 Per)a#e#teA%%ide#te &ortito

Peso4 )asa4 µ4 4 ρ

For)a del %er$o re%e$tor Lago

R5o

12 Cadal de &ljo

12 Orga#is)os a%"ti%os

REMEDIACI+N

E,ALUACI+N DEL ÁREA CONTAMINADA /Cer$o re%e$tor93


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CARACTER-STICAS DE PROPAGACION DE CONTAMINANTE EN AGUAS SUBTERRÁNEAS

Altera%i(# . $ro$aga%i(#es le#ta . $rogresi8o

Dista#%ia de tra#s$orte. $ro$aga%i(# es le#to

Ti$o de %o#ta)i#a#te3 s(lido l56ido12 7 de 8ertido3 e&le#te4 derra)e

12 Natrale*a de &lido /Pro$1 F5si%as9 Mis%i!le 2 I#)is%i!le 3 Peso4 )asa4 µ4 4 ρ

12 Orige# de %o#ta)i#a#te

Do):sti%o 2 I#dstrial

Fte1 Per)a#e#te 2 A%%ide#te &ortito

Cara%ter5sti%as de selo11 Cara%ter5sti%as de *o#a #o

satrada . satrada1 R:gi)e# de re%arga /tra#s$orte91 Par")etros ;idrogeol(gi%os3 4 04 T4

1Mi%roorga#is)os de *o#a #o

satrada

REMEDIACI+N

E8ala%i(# del "rea %o#ta)i#ada

/Est1


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=ONA NO SATURADA


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IMPORTANCIA DE LA =ONA NO SATURADA CONTRARIESGOS DE CONTAMINACI+N

Procesos naturales que atenúan la dispersión de losderrames de productos químicos y reducir laconcentración y tipo de contaminantes en sitioscontaminados (EPA); sin realizar alguna otraacción que caracterización y monitoreo de procesoDecaimiento radiactivo

NeutralizaciónAsorción ! adsorción"eacción química (catalizador) #$idación%"educción% &idrólisis'nsoluilización ! volatilizacióniodegradación%Decaimiento radiactivo

A*'+E"#

Atenúa y,o neutraliza el transporte decontaminantes a la zona -aturada

(Auto depuración)


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• Cara%teri*a%i(# )i%ro!iol(gi%a Los procesos que a&e%ta# altra#s$orte de %o#ta)i#a#tes4 /NITR+GENO94 de$e#de# de la$rese#%ia . a!#da#%ia de deter)i#adas !a%terias

• $


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DEPURACI+N DE CONTAMINANTE POR

PROCESO DE ATENUACI+N NATURAL EN LA =ONA

NO SATURADA


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• De&i#i%i(#3 es el so de los $ro%esos #atrales $ara %o#te#er la dis$ersi(# de los derra)es

de $rod%tos 65)i%os . red%ir la %o#%e#tra%i(# . ti$o de %o#ta)i#a#tes e# sitios derra)a

/EPA9> si# reali*ar alg#a otra a%%i(# 6e %ara%teri*ar . )o#itorear el $ro%eso

ATENUACI+N NATURAL

El %o#ta)i#a#te es %o#&i#ada e# la =NS #o )igrar ;a%ia el a%5&ero1 E# #aate#a%i(# #atral4 #o a&e%te# al a%5&ero


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Pro%esos i#8ol%rados e# la ate#a%i(# #atralPro%esos a!i(ti%os

A!sor%i(#3 de$e#de de $ro$iedades de la s$er&i%ie del selo1 Pro$iedades

65)i%as . &5si%o65)i%as de los %o#ta)i#a#tes1 Rea%%io#es ;idro&(!i%as1Tra#s&ere#%ia de %argas1 I#ter%a)!io io#i%o1 Ca$a%idad de a!sor%i(# de

%o)$estos org"#i%os e i#org"#i%os

,olatili*a%i(#3 %o#sta#tes de 8olatili*a%i(#4 alg#os %o)$estos org"#i%os

so# $ersiste#tesParti%i(#3 distri!%i(# de %o#ta)i#a#tes e#tre el selo . el aga 4 as5 %o)o

ta)!i:# i#&l.e el %o#te#ido de )ateria org"#i%a /;)s91 Co)$estos

org"#i%os e i#org"#i%os1

Rea%%io#es 65)i%as3 rea%%io#es redo'4 ;idr(lisis1 De$e#de de las$ro$iedades &isi%o265)i%as del %o#ta)i#a#te . del selo1 Co)$estos

org"#i%os e i#org"#i%os1


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CAPILARIDAD

Nivel +re.tico

-uelo -aturado

Parcialmente saturado

-uelo no saturado

Ascensión apilar

/ona de retención

DINAMICA DE LA ZONA NO SATURADA

Fte1

%o#ta)i#a#te

Fa#a )i%ro!ia#a4 $


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Pri#%i$ales %o)$o#e#tes de la *o#a#o satrada

Co!ertra $rote%tor de la *o#a satrada /a%5&ero9

01 2+ase gaseosa3

Agua al estado de vapor#0 respiración microiana

"aíces de plantas% #0

012+ase líquida

Agua meteórica% solucionesde li$iviación de minerales y

4ateria org.nica

15 2+ase sólida

-edimentos y rocas

Equilirio deEquilirio de6ases en el6ases en elsusuelosusuelo


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COMPOSICI+N DE LA FASE GASEOSA EN ELSUBSUELO ? CARACTER-STICAS

Co)$osi%i(# @

O'ige#o 2

Nitroge#o 4 2

CO4 O 4 2

,a$or de aga E# satra%i(#

En el suelo ocurre gran consumo de #0 y lieración #0% deido a73! actividad de microorganismos presente en zona no saturada3! respiración de raíces3! proceso de o$idación.

#0% #0 , vapor de 80#, es muy importante para la respiración de los organismospresentes en el susuelo% es responsale de las reacciones de o$idación3


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COMPOSICI+N DE LA FASE LI7UIDA EN LA =ONA NO SATURADA

• Aga $rese#te $or $ro%esos de I#&iltra%i(#

• Sol%io#es de li'i8ia%i(# de )i#erales . )ateria org"#i%a• I#&iltra%i(# de %o#ta)i#a#te &lido

MEDIO DE CIRCULACI+NDEL FLUIDO

Poros de la *o#a #o satrada


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FORMAS DE


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12 AGUA CAPILAR1


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PE"+': DE 8*4EDAD P"E-'


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Par")etros 6e %ara%teri*a# la*o#a #o satrada

Te'tra . estr%tra del selo Mi#eralog5a Porosidad Co#te#ido de ;)edad Co#d%ti8idad ;idr"li%a Altra de &ra#ja %a$ilar Adsor%i(# radi%lar Cara%teri*a%i(# )i%ro!iol(gi%a $


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!lasificación de suelos $cont.)

arcilla limo arena gra"a gui%arros roca

tamaño de partícula creciente

BS 5930:81 (Britis Standards! "ode o# practice #or site in$esti%ations

&.&&' mm &.&( mm 'mm (&mm '&&mm

'&&.&&( &.&&' &.( &.' (

f i n o

m e d i o

g r u e s

o

f i n a

m e d i a

g r u e s

a

f i n a

m e d i a

g r u e s

a


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Estado e#erg:ti%o de la =NS• El %o#%e$to de estado e#erg:ti%o es ta# i)$orta#te o )"s

6e la %a#tidad de aga del selo1 deter)i#a estado dere$oso o de )o8i)ie#to del aga e# el s!selo4 la %al esreglado $or s e#erg5a1

Energía enel -usuelo

E3 alorí6ica

Energíagravitacional

E3>uímica%E3 El?ctrica%E3 Atómica3

E3 cin?tica Energíalire


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Estados de e#erg5a e# el selo

• nergía potencial $E$. respecto a la posición de un cuerpo en un

campo de fuerza),• nergía gra"itacional $Eg. posición de un cuerpo en el campo

gra"itacional),

• nergía cin*tica $E%1de#ido al mo"imiento),

• nergía calorífica,$%al.)

• nergía química, $E$19

• nergía atómica, $Ea9

• nergía el*ctrica..$Ee)

El !ala#%e de e#erg5a4 deter)i#a estado de re$oso o )o8i)ie#to del

aga.

E1 li!re E$ Eg E% E%al E6 Ea Ee 11 unidades de potencial $energía por unidad de masa)


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+uerzas retienen el agua

contaminantes en la zona no saturada

g om ψ ψ ψ ψ ++=

Pote#%ial Total del Aga K

Pote#%ial Os)(ti%o o &er*a el:%tri%a KO

Pote#%ial M"tri%o o &er*a %a$ilar K)

Pote#%ial Gra8ita%io#al Kg

(&daptado de 'ompson.

'roe, 1990!


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+uerzas+uerzas dede retención7 Potencial #smóticoretención7 Potencial #smótico

g om ψ ψ ψ ψ ++=


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a). Fer*as de atra%%i(# el:%tri%a os)(ti%o


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#). Fer*as %a$ilares o $ote#%ial )"tri%o

Aga . %o#ta)i#a#terete#idas $or &er*as

%a$ilaresTe#si(# s$er&i%ial Ad;ere#%ia de agaso!re los s(lidos

aire

'nter6ase

Medida de resiste#%ia a lade&or)a%i(# $or atra%%i(#i#ter)ole%lar del agaCo;esi(#

Fer*as de %o;esi(# Fer*as de ad;ere#%ia

Presi(# %a$ilar4 s%%i(# o te#si(#1 Es #a)edida de la te#de#%ia del )edio $oroso$ar%ial)e#te satrado a s%%io#ar o &er*a)atri%ial

aga

@ = ió - 6i i l d l 6l id


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LI7UIDO UNIDADDi#as%)

A%eto#aBe#%e#o

Tetra%lorro de %ar!o#o

Meta#ol

Tole#o

Aga

Eter et5li%o

Mer%rio

Al%o;ol et5li%o

41

1

1

1

1

1

1

1

3@3! =ensión -uper6icial de algunos 6luidos ocontaminantes (+uerzas de co&esión)

Es #a %ara%ter5sti%a de todos los &lidos3 La &er*a de atra%%i(# e#tre

)ol:%las da lgar a 6e e#tre las )ol:%las 6e se e#%e#tra# e# las$er&i%ie del l56ido sea# atra5das ;a%ia el i#terior 1

*nidades de tensión super6icial +:!@

Dinas,cm -ist -

Bg,m!@ -ist3 m?trico

Alg#os %o#ta)i#a#tesl56idos $osee# alta te#si(#s$er&i%ial4 $or ta#to #o so#8ol"tiles


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Te#si(# s$er&i%ial /TS9• Se ge#era e# la i#ter&ase de &lidos i#)is%i!les $or di&ere#%ia de

$resi(# 6e a%tHa e# la s$er&i%ie de %o#ta%to1• TS P 2 P

• F5si%a de selos PC Pa PQ /s%%i(# o te#si(#9


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Aga . %o#ta)i#a#te

rete#idas $or &er*as%a$ilares Te#si(# s$er&i%ial

Ad;ere#%ia de aga

so!re los s(lidos

Fer*as de %o;esi(# Fer*as de ad;ere#%ia

#). Fer*as %a$ilares o $ote#%ial )"tri%o


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+uerzas de co&esión (c ) ! +uerzas de ad&esión (a )-i c C a super6icie &idró6ila -i c a super6icie &idró6oa

FUER=AS CAPILARES O POTENCIAL MÁTRICO

+:*'D#- 4#FAN=E- N# 4#FAN=E-

A*A 4E"*"'#El grado de %o;esi(# . ad;ere#%ia so# &a%tores 6e deter)i#a# el tra#s$orte de

%o#ta)i#a#te


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Si el lí)uido o contaminante

no mo*a el s+lido, entoncesel lí)uido desciende

Si el lí)uido mo*a al s+lido,

entonces el lí)uido ocontaminante asciende

Si % a s$er&i%ie ;idr(&ila Si % a s$er&i%ie ;idr(&o!a


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F1 CAPILAR+enómeno de capilaridad

F1 CO


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Se produce como resultado de la acci+n de

#ueras capilares osm+ticas

POTENCIAL DE SUSCI+N / Presi(# 2 9

+


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6uerzas electrost.ticas% sore lasuper6icie de las partículas delos constituyentes del suelo

POTENCIAL DE SUSCI+N /29 onGunto de 6uerzas que retienen el agua en el espacio poroso del suelo

Pote#%ial de s%%i(# /P29

+enómeno de capilaridad Pot1 Os)(ti%o

F*1 de adsor%i(#Pot1 Matri%ial F* Ca$ilares

-i el potencial

de succión es que potencial

gravitacional elagua es retenida

en los poros


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12 Te#si()etros3 $er)ite ela!orar3 - • cur"as de retención - • educir "alores de /umedad

- • !aracterizar flu%os

I#%o#8e#ie#tes del ):todo - • escali#ración

- • Hist*resis

- • Afección de factores e0ternos

$temperatura)

I#str)e#tos de )edida de s%%i(# e# el selos

Medida de $ote#%ial de s%%ió#


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.- Placa de presión o menrana de "ic&ards(4et3 de laoratorio)

3! =ensiómetro (4et3 de campo)

12 Medida de $ote#%ial de s%%ió#

8'-=H"E-'-8'-=H"E-'-


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8'-=H"E-'-8'-=H"E-'-urva característica de retención de &umedad en el suelo% relaciona drenaGe

/desor%i(#9 . re%arga de aga /sor%i(#91

La &or)a de la %r8a de$e#de de la estr%tra del selo 3 dre#aje /desor%i(#9 .re%arga de aga /sor%i(#911


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+ormas de retención de agua en el suelo

Ca$a%idad de %a)$o3 grado de ;)edad de #a )estra 6e ;a$erdido el aga gra85&i%a1 /aga 6e 6eda e# el terre#o des$:s de # riego

o ll8ia 4 ;)edad a$ro8e%;ado $or las $la#tas91 P#to de )ar%;ita)ie#to3 grado de ;)edad de # selo 6e

rodea la *o#a radi%lar de la 8egeta%i(#4 tal 6e la s%%i(# de las ra5%eses )e#or 6e le rete#%i(# del aga $or el terre#o . e# %o#se%e#%ia la$la#ta #o $ede e'traerla1

P#to ;igros%($i%o3 grado de ;)edad $er)a#e#te4 #o es$osi!le eli)i#ar $or %e#tri&ga%i(#

FRANJA CAPILAR


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FRANJA CAPILAR


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MIGRACION DE CONTAMINANTES EN LA=NA NO SATURADA

Pro$1 F5si%asde &lidos

Masa

De#sidad

,is%osidad

Co)$orta)ie#to de la &ra#ja %a$ilar


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Co)$orta)ie#to de la &ra#ja %a$ilar

@Arcilla

0:imos

IArenas

JravasT!os %a$ilares

FRANJA CAPILAR


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FRANJA CAPILAR• Altura de agua que se ele"a por encima de 1.+. l agua de manera parcial

tiende a saturar una peque2a fran%a del su#suelo

• La as%e#sió# %a$ilar /;%9 de aga de$e#de3 . ∅ efecti"o de los granos su distri#uci+n espacial

. /c es pequeña en comparaci+n al espesor saturado.

. La línea de fran%a capilar es irregular


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POTENCIAL GRA,ITACIONAL Kg• se mide respecto a un ni"el ar#itrario de referencia.

•s una presión positi"os


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Cap 3 Zona No Saturada

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