HIDROLOGÍA SUBTERRÁNEA

HIDROLOGÍA SUBTERRÁNEA

1. PRINCIPIOS DEL FLUJO DE AGUA SUBTERRÁNEA

   • INTRODUCCIÓN
     • Estudia las deformaciones geológicas
     • Se centra en el conocimiento del funcionamiento de los acuíferos.
     • Comienza estudiando conceptos básicos acerca de los acuíferos conceptos utilizados para su caracterización e ideas.
   • DISTRIBUCIÓN VERTICAL DEL AGUA EN EL SUELO
     • ACUÍFERO
       • Capacidad para permitir que el agua circule
       • Aprovechamiento económico del agua encerrada en la formación
     • ACUÍCLUIDO, ACUITARDO Y ACUÍFUGO
       • ACUÍCLUIDO
         • Contiene agua pero no la puede transmitir.
       • ACUITARDO
         • Contienen agua pero la transmiten muy lentamente
       • ACUÍFUGO
         • No contiene agua ni la puede transmitir
     • ACUÍFEROS LIBRES
       • Se encuentran cerca de la superficie formadas por capas de materiales de alta permeabilidad
     • ACUÍFEROS CONFINADOS
       • Están cerca de la superficie formadas por capas de materiales de alta permeabilidad, se recargan a travéz de la infiltración.
     • ACUÍFEROS SEMICONFINADOS
       • El flujo se considera aproximadamente vertical y puede provenir de un acuífero libre.
   • LA POROSIDAD
     • LA POROSIDAD
       • Las rocas contienen espacios vacíos
     • LA POROSIDAD EFECTIVA
       • Aquella parte de huecos que contiene agua que se puede drenar por gravedad.
       • Porosidad importante desde el punto de vista de la explotación del agua subterránea.
     • EL RENDIMIENTO ESPECÍFICO
       • Se define como la relación entre el volumen de agua que drena a partir de una roca saturada.
       • L a retención específica se define comola relación entre el volumen de agua que una roca retiene.
     • RELACIÓN ENTRE POROSIDAD, RENDIMIENTO ESPECÍFICO Y RETENCIÓN ESPECÍFICA.
       • La porosidad es la suma del rendimiento específico y de la retención específica.
       • La porosidad efectiva y el rendimiento específico no son sinónimos.
       • La retención específica se incremente cuando decrece el tamaño del suelo.
   • LA ENERGÍA MECÁNICA DE UN FLUÍDO
     • LA ENERGÍA MECÁNICA DE UN FLUÍDO
       • Ecuación de Bernouilli.
       • En medios porosos las velocidades son muy pequeñas.
       • Se mide en el terreno mediante piezómetros.
     • SISTEMA ESTÁTICO Y SISTEMA DINÁMICO
       • En cada punto el valor de la altura hidráulica es el mismo.
     • GRADIENTE HIDRÁULICO
   • MOVIMIENTO DEL AGUA SUBTERRÁNEA
     • Los fluídos se ponen en movimiento cuando existen variaciones de la altura piezométrica.
   • LA LEY DE DARCY
     • LA LEY DE DARCY
     • VALIDEZ DE LA LEY DE DARCY
     • VELOCIDAD DEL AGUA EN MEDIOS POROSOS
     • CAUDAL, CAUDAL POR UNIDAD DE ANCHO Y FLUJO ESPECÍFICO
     • GENERALIZACIÓN DE LA LEY DE DARCY
     • HOMOGENEIDAD Y HETEROGENEIDAD DE K
     • ISOTROPÍA Y ANISOTROPÍA DE K
     • HOMOGENEIDAD, HETEROGENEIDAD, ISOTROPÍA Y ANISOTROPÍA
     • LEY DE DARCY EN TRES DIMENSIONES
   • TRANSMISIVIDAD Y ALMACENAMIENTO
     • LA TRANSMISIVIDAD
       • Supone solo flujo horizontal.
     • ALMACENAMIENTO DE ACUÍFEROS
       • Ante un cambio de la altura piezométrica un acuífero absorve o sede agua.
     • ALMACENAMIENTO EN ACUÍFEROS LIBRES
       • El agua proviene del drenaje o vaciado de los poros
     • ALMACENAMIENTO EN ACUÍFEROS CONFINADOS
       • El agua extraída de un acuífero confinado proviene de la eslasticidad del armazón físico.

2. ECUACIÓN DEL FLUJO DE AGUA SUBTERRÁNEA

   • INTRODUCCIÓN
     • Tensión efectiva y presión intersticial
     • Cambios en la tensión efectiva y la presión intersticial
     • Cambios en la tensión efectiva y la presión intersticial
     • Compresibilidad del agua
     • Compresibilidad del terreno
   • ALMACENAMIENTO DE UN ACUÍFERO
     • Almacenamiento específico
       • Es la cantidad de agua expulsada por un volumen unitario
       • Parte del volumen expulsado proviene de la expansión del agua y parte de la compactación de la matríz del suelo
       • El volumen de agua expulsado a partir de Vt debido a la expansión del agua
   • DERIVACIÓN DE LA ECUACIÓN GENERAL DEL FLUJO
     • Se utilizan la ley de Consevación
     • Entradas y salidas
     • Cambios en el almacenamiento
     • Cambio de la densidad del agua
     • Cambio de la dimensión vertical
     • Cambio de la porosidad del terreno
     • Cambios en el almacenamiento
     • Balance global
     • Inclusión de la ley de Darcy
     • Término fuente o sumidero
       • Infiltración de suelos no saturados.
       • Recarga natural de acuíferos
       • Evapotranspiración
       • Extracción o inyección a travéz de pozos o drenes
     • Ecuación general del flujo en agua subterránea
   • CONDICION INICIAL Y DE CONTORNO
     • Condición inicial
       • Describe los valores de la altura piezométrica para un tiempo considerado inicial
       • Que la altura piezométrica inicial es cero en todo el acuífero.
     • Condiciones de contorno
       • Condición de potencial o altura piezométrica prescrita
       • Condición de flujo prescrito
       • Condición de borde semipermeable
   • SOLUCIÓN DE LAS ECUACIONES DE FLUJO SUBTERRÁNEO
     • El flujo de un acuífero es descrito matemáticamente por alguna de las ecuaciones
     • Todas ellas son ecuaciones en derivadas parciales
     • Para resolverlas se ocurre a un modelo matemático
     • En general los acuíferos son anisótropos .

3. FLUJO DE AGUA SUBTERRÁNEA A POZOS

   • INTRODUCCIÓN
     • El pozo es una perforación vertical, en general de forma cilíndrica
     • Son utilizados para suministrar agua con fines domésticos.
     • Se utilizan para controlar la intrusión marina.
     • También se usan para inyectar fluídos en el terreno y para recargar acuíferos.
   • CONCEPTOS FUNDAMENTALES
     • Funcionamiento Hidráulico de un Pozo
       • El bombeo produce un descenso del nivel del agua
       • Para cualquier cilindro concéntrico con el pozo debe pasar la misma cantidad de agua
     • Régimen estacionario y transitorio
       • Cuando se inicia el bombeo a caudal constante inicialmente se extrae agua del almacenamiento.
       • El período durante el cual los descensos van aumentando se llaman régimen transitorio.
     • Aproximaciones al estudio de flujo en pozos
       • Cálculo de los descensos producidos por un bombeo.
         • Flujo estacionario
           • Pozo en acuífero confinado
           • Pozo en acuífero libre
           • Pozo en acuífero semiconfinado
         • Flujo transitorio
           • Pozo en acuífero confinado
           • Pozo en acuífero libre
           • Pozo en acuífero semiconfinado
       • Identificación de los parámetros de un acuífero.
   • APROXIMACIONES AL ESTUDIO DE FLUJO EN POZOS
   • CÁLCULO DE LOS DESCENSOS PRODUCIDOS POR UN BOMBEO
   • IDENTIFICACIÓN DE LOS PARÁMETROS DE UN DISEÑO

4. INTERACCIÓN ENTRE LAS AGUAS SUPERFICIALES Y SUBTERRÁNEAS

   • INTRODUCCIÓN
     • La mutua interferencia entre las aguas superficiales y subterráneas es una consecuencia lógica del carácter unitario del ciclo hidrológico.
     • Está en general hidráulicamente conectada con la subterránea.
   • RELACIONES ENTRE RÍOS Y AGUA SUBTERRÁNEA
     • RÍO GANADOR
       • Cuando existe un flujo de agua desde el acuífero hacia el río
       • El nivel piezométrico en la vecindad del río se encuentra más alto que la superficie.
       • La proporción de agua en un río que proviene de los acuíferos es variable
     • RÍO PERDEDOR
       • Alimenta al acuífero podiendo estar o no hidráulicamente conectado a el.
       • Es típica de las zonas áridas en las que la recarga es pequeña.
       • El flujo hacia el acuífero es no saturado, estando el grado de saturación del medio determinado por el caudal que pierde el río
     • RÍO EFÍMERO
       • Es aquel que fluye únicamente como respuesta a lluvias intensas
       • lLa existencia de los ríos efímeros es común en cuencas áridas y semiáridas
       • Los tramos altos de ríos con grandes pendientes pueden ser efímeros incluso en cuencas húmedas
   • CAMBIOS EN LAS RELACIONES AGUAS SUPERFICIALES Y AGUAS SUBTERRÁNEAS
     • Avenidas y almacenamiento en riberas
       • Pueden cambiar cuantitativamente la relación río - acuífero.
       • El efecto de la reducción de flujo del río atenúa y retrasa el pico de la crecida
     • Distribución de la recarga
       • Puede afectar el punto de conexión río-acuífero.
       • Sólo llevaría agua en presencia de precipitaciones o fusión de nieve.
     • Pendiente del cauce
       • La dirección del flujo infiltrado puede verse afectado por cambios bruscos en la pendiente del cauce y por los meandros que forma.
     • Desarrollo agrícola
       • La labranza del terreno modifica la interacción entre las aguas superficiles y subterráneas
     • Sistemas de riego
       • Una complejidad red de canales para conducir el agua hasta los cultivos
       • Un sistema de drenaje para evacuar el agua no utilizada por las plantas
     • Retornos de riego
       • Del agua regada entre el 75% y 85% se evapotranspira y es retenida por los cultivos
     • Uso de agentes químicos
       • Aplicación de pesticidas y fertilizantes
     • Drenaje de terrenos
       • Mediante la construcción de zanjas abiertas o drenajes enterrados.
     • Construcción de diques
       • Se construyen a lo largo de las riberas de los ríos
     • Construcción de embalses
     • Construcción de canales
     • Eliminación de vegetación natural
     • Bombeos en acuíferos superficiales
     • Relaciones entre lagos y agua subterránea
       • En relación al agua subterránea , los lagos pueden ser ganadores , perdedores o ambas cosas a la vez.
     • Relaciones entre humedales y agua subterránea
   • RELACIONES ENTRE LAGOS Y AGUA SUBTERRÁNEA
   • RELACIONES ENTRE HUMEDADES Y AGUA SUBTERRÁNEA
   • CONCLUSIONES
     • La gestión de los recursos hídricos debe considerar a las aguas superficilaes y subterráneas
     • Todos los cuerpos de agua superficial interaccionan con las aguas subterráneas
     • Causas naturales y las actividades humanas afectan la distribución, cantidad y calidad de los recursos hídricos.

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