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UNIDAD05._HIDROGEOLOGIA
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UNIDAD 5: HIDROGEOLOGÍA
Ingeniería Geológica III Ciclo Ingeniería Civil y Ambiental
Ing. Salvador Sobrecases Martí
UNIVERSIDAD CATÓLICA SANTO TORIBIO DE MOGROVEJO
INTRODUCCIÓN
Estudia las aguas subterráneas en lo relacionado con su
circulación, sus condicionamientos geológicos y
su captación
HIDROGEOLOGÍA
CICLO HIDROLÓGICO
IMPORTANCIA DE LAS AGUAS SUBTERRANEAS
Representa el 14% del total de agua dulce de la Tierra.
La mayor parte del agua potable para beber y una gran parte de agua de riego e industrial procede de esta fuente.
El abuso en los últimos años ha llevado a su escasez y contaminación progresivas.
El agua subterránea es la segunda fuente en importancia de agua dulce de la Tierra, tras la de los glaciares, pero constituye el 94% del agua dulce líquida.
IMPORTANCIA DE LAS AGUAS SUBTERRANEAS
DISTRIBUCIÓN DE LAS AGUAS SUBTERRÁNEAS
EL NIVEL FREÁTICO
INTERACCIÓN ENTRE LAS AGUAS SUBTERRÁNEAS Y LAS CORRIENTES El nivel freático no es horizontal, sino que sigue el relieve superficial. Es más alto en colinas y más bajo en valles, y coincide en pantanos, lagos y corrientes.
Esta distribución irregular se debe a la lentitud con que se desplaza el agua subterránea, tardando mucho en conseguir una superficie de “equilibrio”, que sólo aparecería en épocas de gran sequía. INTERACCIÓN ENTRE LAS AGUAS SUBTERRÁNEAS Y LAS CORRIENTES
ALMACENAMIENTO Y CIRCULACIÓN DE LAS AGUAS SUBTERRÁNEAS
La velocidad y la cantidad del agua subterránea dependen de: -Los materiales por donde pasa -Porosidad -Permeabilidad
MANANTIALES O FUENTES
Cuando un acuicludo impide el descenso del agua, que se ve forzada a moverse lateralmente.
También puede aparecer cuando hay un acuicludo por encima del nivel freático y se forma un nivel freático colgado.
Las grietas y fracturas que se llenan de agua pueden ocasionar igualmente manantiales.
FUENTES TERMALES Y GÉISERES
Fuente termal: •Aquella cuya agua está entre 6 y 9º C por encima de la temperatura ambiente media. •Procede del calor del gradiente geotérmico. Géiseres: •Fuentes termales intermitentes en las que el agua es expulsada con gran fuerza en forma de columna, pudiendo llegar a alcanzar casi 100 metros de altura. •Tras el chorro de agua suele salir una columna de vapor con gran estruendo.
POZOS Y POZOS ARTESIANOS
Un pozo es un sistema sencillo para extraer agua subterránea. Son agujeros en la zona de saturación. Al extraer agua de un pozo, el nivel freático alrededor del pozo sufre un descenso llamado descenso de nivel, que forma una depresión cónica en el nivel freático alrededor del pozo, el cono de depresión. Cuando en un pozo el agua está a suficiente presión para subir por encima del nivel del acuífero se denomina pozo artesiano. Estos pozos deben estar perforando un acuífero inclinado que recibe agua por un lado y, además, debe haber acuicludos encima y debajo del acuífero para que el agua no escape.
POZOS Y POZOS ARTESIANOS
EXTRACCIÓN Y CONTAMINACIÓN DEL AGUA SUBTERRÁNEA
EL AGUA SUBTERRÁNEA COMO RECURSO NO RENOVABLE Como todo recurso natural, el agua subterránea tiende a un equilibrio entre la velocidad de infiltración y la velocidad de descarga y extracción.
El nivel freático refleja ese equilibrio. Si es sobreexplotada, se convierte en recurso no renovable, con peligro de agotamiento. SUBSIDENCIA Exceso de extracción de agua que no es compensado por la recarga natural.
Los huecos antes ocupados por el agua se colapsan, los sedimentos se compactan y el terreno se hunde.
EXTRACCIÓN Y CONTAMINACIÓN DEL AGUA SUBTERRÁNEA
CONTAMINACIÓN SALINA
EXTRACCIÓN Y CONTAMINACIÓN DEL AGUA SUBTERRÁNEA
CONTAMINACIÓN DEL AGUA SUBTERÁNEA
Aguas fecales La sal vertida para eliminar la nieve de las carreteras Fertilizantes Pesticidas Sustancias producidas por la industria
FORMACIONES GEOLÓGICAS Y SU COMPORTAMIENTO FRENTE AL AGUA
FORMACIONES GEOLÓGICAS Y SU COMPORTAMIENTO FRENTE AL AGUA
FORMACIONES GEOLÓGICAS Y SU COMPORTAMIENTO FRENTE AL AGUA
NIVEL PIEZOMÉTRICO
El NP en un punto de un acuífero es la altura que alcanza el agua, sobre una horizontal de referencia, cuando se deja éste a la presión atmosférica.
Se compone de dos sumandos: - Altura de posición - Altura de presión
NIVEL PIEZOMÉTRICO
EJEMPLOS
PARÁMETROS HIDROGEOLÓGICOS
POROSIDAD
PARÁMETROS HIDROGEOLÓGICOS
COEFICIENTE DE ALMACENAMIENTO
Este coeficiente representa la capacidad para liberar agua de un acuífero.
Se define como el volumen de agua que es capaz de liberar un prisma de base unitaria y de altura la del acuífero, cuando desciende 1 metro el nivel piezométrico.
El coeficiente de almacenamiento en los acuíferos libres es coincidente con la porosidad eficaz ne o coeficiente de almacenamiento por desaturación.
PARÁMETROS HIDROGEOLÓGICOS
PERMEABILIDAD Permite evaluar la capacidad de transmitir agua de una formación en función de la textura de la misma, sin relacionarla con su estructura o forma geométrica. TRANSMISIVIDAD Permite evaluar la capacidad de transmitir agua de los acuíferos, teniendo en cuenta:
Textura del acuífero Las características del fluido Características estructurales o geométricas.
LA LEY DE DARCY Y SU PERMEABILIDAD
iAkQ .. ikvA
Qq D .
Ley de Darcy Velocidad de Darcy
Q: caudal i: gradiente hidraulico (ΔH/ΔL) K: permeabilidad A: sección
LA LEY DE DARCY Y SU PERMEABILIDAD
ACTIVIDAD 1
El acuífero mostrado en la figura tiene una conductividad hidráulica de 50 m/día y una porosidad de 0.2. El nivel piezométrico de dos pozos separados 1000 m es de 55 m y 50 m respectivamente desde un punto de referencia común. El espesor promedio del acuífero es de 30 m y un ancho promedio de 5 km. Determine:
- Flujo a través del acuífero.
- El tiempo de viaje desde la zona de recarga del acuífero a un punto localizado a 4 km aguas abajo.
1000 m
5 m
MÉTODOS DE ESTIMACIÓN Y MEDIDA DE PERMEABILIDAD
EN LABORATORIO Permeámetro de carga constante
L
H
A
V
Piedras
Porosas
Rebosadero
Rebosadero
Alimentación
L: altura de la muestra
A: Sección de la muestra
H: Diferencia de carga hidráulica
V: Volumen de agua medido
t: tiempo del ensayo
HAt
VLk
AtL
HkkiAtqtV
Ensayo recomendable para suelos de alta
permeabilidad (arenas y gravas)
MÉTODOS DE ESTIMACIÓN Y MEDIDA DE PERMEABILIDAD
EN LABORATORIO Permeámetro de carga variable
L: altura de la muestra
A: Sección de la muestra
a: Sección de tubo alimentador
h1: Carga hidráulica inicial
h2: Carga hidráulica final
t: tiempo del ensayo
dh: descenso de agua en un dt
L
h1
A
Piedras
Porosas
h2
dh
a
Rebosadero
2
1
2
1 log3,2lnh
h
At
aL
h
h
At
aLk
Ensayo adecuado para suelos de permeabilidad media a baja (limos, algunas arcillas)
MÉTODOS DE ESTIMACIÓN Y MEDIDA DE PERMEABILIDAD
EN CAMPO Ensayo Lugeon Se realiza en sondeos en rocas consolidadas. Consiste en medir el volumen de agua (V) que se inyecta durante un tiempo (t), es decir, el caudal Q= V/t en un tramo de sondeo de longitud (L) a una presión (Ht).
MÉTODOS DE ESTIMACIÓN Y MEDIDA DE PERMEABILIDAD
EN CAMPO Ensayo Lugeon
MÉTODOS DE ESTIMACIÓN Y MEDIDA DE PERMEABILIDAD
EN CAMPO Ensayo Lugeon
MÉTODOS DE ESTIMACIÓN Y MEDIDA DE PERMEABILIDAD
EN CAMPO Ensayo Lefranc Se utiliza en suelos permeables o semipermeables, de tipo granular, situados por debajo del nivel freático, y en rocas muy fracturadas.