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MSc. Ing. Mónica Patricia D´Elia Oruro-Bolivia 2013
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CONCEPTOS BÁSICOS SOBRE
HIDROLOGÍA SUBTERRÁNEA
GOBIERNO AUTÓNOMO DEPARTAMENTAL DE ORURO
PROGRAMA DE GESTIÓN SOSTENIBLE DE LOS RECURSOS NATURALES DE LA CUENCA DEL LAGO POOPÓ
Convenio No. DCI-ALA/2009/021-614
Oruro, Bolivia Mayo de 2013
ESTADO PLURINACIONAL
DE BOLIVIA UNIÓN EUROPEA
MSc. Ing. Mónica D´Elia
El agua en el Planeta
MSc. Ing. Mónica D´Elia
MSc. Ing. Mónica D´Elia
Agua subterránea
Ríos
Mar
Glaciares
Distribución de agua en el planeta
Total de agua
97%
agua salada
3%
agua dulce
Agua dulceCasquetes
polares
Hielos
continentales
Agua subterránea
Ríos
Lagos
69,2%
30,1%
<1%
MSc. Ing. Mónica D´Elia
La importancia del agua subterránea
Porcentaje de suministro de agua potable
con agua subterránea
Región Porcentaje Población servida
(millones de habitantes)
Asia - Pacífico 32 1000-2000
Europa 75 200-500
América del Sur y Central 29 150
Estados Unidos de América 51 135
Australia 15 3
África ND ND
WORLD 1500-2750
Fuente: Sampat (2000) after UNEP, OECD, FAO, US-EPA, Australian EPA
MSc. Ing. Mónica D´Elia
País Superficie regada (Millones de Ha.)
Uso para riego (Km3/año)
% de Aguas Subterráneas
India 50.1 460 53
China 48 408 18
Pakistán 14.3 151 34
Irán 7.3 64 50
México 5.4 61 27
Bangladesh 3.8 13 69
Argentina 1.6 19 25
Marruecos 1.1 10 31
Fuentes: Burke y Moench, 2000, Foster y otros, 2000 en: UN-WATER/WWAP/2007/01
La importancia del agua subterránea
MSc. Ing. Mónica D´Elia
El ciclo hidrológico
Fenómeno de circulación global del agua
-> energía solar
->fuerzas de gravedad y la rotación de la Tierra MSc. Ing. Mónica D´Elia
IMPORTANTE
• Las aguas subterráneas forman parte del ciclo hidrológico.
• SISTEMAS DE AGUAS SUBTERRÁNEAS
(SISTEMAS ACUÍFEROS)
SISTEMA
MSc. Ing. Mónica D´Elia
Definición de sistema según Dooge (en Flemmig, 1972)
“Cualquier estructura, dispositivo o procedimiento, real o abstracto
que interrelaciona en un tiempo dado de referencia, una entrada, causa o impulso (de materia, energía o información) y
una salida, efecto o respuesta de información energía o materia”.
La teoría de sistemas
MSc. Ing. Mónica D´Elia
• El sistema comprende – un conjunto de componentes físicos y geométricos,
– acciones exteriores al sistema (que actúan sobre él y lo modifican) y
– leyes que modifican su funcionamiento
Entrada Salida
Medio
La teoría de sistemas
MSc. Ing. Mónica D´Elia
El acuífero como sistema
Bajo este punto de vista,
El acuífero constituye un sistema natural y real
en el que el medio físico está conformado por
agua y rocas con sus propias leyes de funcionamiento
que ante acciones exteriores que definen la
entrada neta al sistema (recarga natural o artificial, riegos, bombeos, evapotranspiración, etc.)
dan lugar a diferentes estadíos del sistema que constituyen
la respuesta o salida del mismo. MSc. Ing. Mónica D´Elia
Funciones de Entrada
Funciones de Salida
Continente=Geología
Contenido=Fluido
Procesos
El acuífero como sistema
MSc. Ing. Mónica D´Elia
EL CONTINENTE = GEOLOGÍA
MSc. Ing. Mónica D´Elia
Tienen características distintivas en función de:
* Tipo de roca y minerales * Estructura y textura * Grado de consolidación
Formaciones geológicas
MSc. Ing. Mónica D´Elia
Y son el resultado de
Suceso Geológico
MSc. Ing. Mónica D´Elia
Clasificación de las rocas
Rocas ígneas se forman por el enfriamiento
y solidificación del magma – intrusivas – extrusivas o volcánicas – Filonianas
MSc. Ing. Mónica D´Elia
Pizarra
Rocas metamórficas se forman por la alteración de otras
rocas bajo la acción de calor o presión
Cuarcita
Clasificación de las rocas
MSc. Ing. Mónica D´Elia
Rocas sedimentarias se forman como resultado del
depósito de partículas, a menudo derivadas del intemperismo y erosión de otras rocas
Caliza
Clasificación de las rocas
Conglomerado MSc. Ing. Mónica D´Elia
Ciclo de las rocas
MSc. Ing. Mónica D´Elia “Portal de las Ciencias - http://www.ucm.es/info/diciex/programas/index.html”.
Los sedimentos
Denominación Diámetro de los
granos (mm)
Grava gruesa o piedra 20
Grava media 20 – 10
Grava fina 10 – 2
Arena gruesa 2 - 0,5
Arena media 0,50 - 0,25
Arena fina 0,25 – 0,10
Arena muy fina 0,10 – 0,05
Limo 0,05 - 0,002
Arcilla < 0,002
Clasificación de materiales por tamaños según U.S.D.A.
Sedimentos consolidados sedimentos se encuentran cementados
Sedimentos no consolidados o incoherentes
agregados sueltos no poseen cemento o aglomerante
MSc. Ing. Mónica D´Elia
Textura: proporciones relativas de las agrupaciones por tamaño de los granos
Estructura: constitución física del material de suelo dada por el tamaño, forma y ordenamiento de las partículas sólidas y los espacios vacíos
LA TEXTURA, ESTRUCTURA DEFINEN LA
POROSIDAD Y PERMEABILIDAD
Textura y Estructura
MSc. Ing. Mónica D´Elia
Porosidad total
Porosidad primaria originada por los procesos geológicos que forman la roca.
Porosidad secundaria se desarrolla después de la formación de la roca, como las fisuras, juntas, disolución, etc.
Porosidad = m = Volumen de espacios vacíos = (%)
Volumen total
MSc. Ing. Mónica D´Elia
Porosidad eficaz
Existen poros de distintas categorías:
1. Poros interconectados
2. Poros semicerrados
3. Poros totalmente cerrados
Para el estudio del movimiento del agua subterránea interesan los dos primeros
Porosidad eficaz (%) = Volumen de espacios vacíos (1, 2)
(me) Volumen total
MSc. Ing. Mónica D´Elia
Porosidad total y eficaz
Tomado de Custodio, 1983.
VALORES DE POROSIDAD
expresados en %
Sedimentos no consolidados
Porosidad Total Porosidad Eficaz
Gravas
Gruesas
Medianas
Finas
25 – 40
15 – 35
Arena
Gruesas
Medianas
Finas
25 – 45
10 – 35
Limo 35 – 50 2 – 20
Arcilla 40 – 60 0 – 10
MSc. Ing. Mónica D´Elia
¿CÓMO CONOCEMOS LA GEOLOGÍA DEL SISTEMA ACUÍFERO?
MSc. Ing. Mónica D´Elia
PERFORACIONES Geólogo / persona capacitada en la cabecera del pozo
Ubicación del pozo (coordenadas y cota)
Registro continuo de los sedimentos atravesados
Método de perforación MSc. Ing. Mónica D´Elia
MSc. Ing. Mónica D´Elia
Sobre la base del análisis y tratamiento de información de: muestras de suelo y subsuelo prospecciones
Se elaborarán PERFILES
MSc. Ing. Mónica D´Elia
Y CORRELACIONES
Que permiten establecer relaciones entre los registros de los diferentes perfiles de perforaciones intentando encontrar en todos ellos una misma capa
MSc. Ing. Mónica D´Elia
Y entonces,
será posible contar con una caracterización más o menos ajustada de las formaciones geológicas que constituyen el sistema…
Esto quiere decir: definir la ubicación espacial del techo, base y espesor de cada una de las formaciones geológicas del sistema subterráneo,
en otras palabras conocer su GEOMETRÍA
MSc. Ing. Mónica D´Elia
LA ENTRADA
¿CÓMO INGRESA EL AGUA EN EL AMBIENTE SUBTERRÁNEO?
MSc. Ing. Mónica D´Elia
INFILTRACIÓN -PERCOLACIÓN PROFUNDA- RECARGA
“Portal de las Ciencias - http://www.ucm.es/info/diciex/programas/index.html”. IMPERMEABLE IMPERMEABLE IMPERMEABLE
MSc. Ing. Mónica D´Elia
“Portal de las Ciencias - http://www.ucm.es/info/diciex/programas/index.html”. IMPERMEABLE IMPERMEABLE
INFILTRACIÓN -PERCOLACIÓN PROFUNDA- RECARGA
MSc. Ing. Mónica D´Elia
Sistema en equilibrio. Nivel de agua subterránea. Superficie de agua
Zona del suelo
Zona Intermedia
Agua subterránea
Pozo
Nivel de
agua
MSc. Ing. Mónica D´Elia
¿QUÉ PASA SI PERFORAMOS?
EL CONTENIDO = FLUIDOS
MSc. Ing. Mónica D´Elia
Distribución vertical del agua
en el suelo y subsuelo
MSc. Ing. Mónica D´Elia
El agua en el suelo y subsuelo
CATEGORÍA CARACTERÍSTICAS TIPO EXTRACCIÓN
Agua retenida por fuerzas no capilares
Absorbida por fuerzas eléctricas debido al carácter bipolar de las moléculas de agua
Higroscópica (retenida entre 10000 y 25000 atm.)
Calcinación
Pelicular (película que envuelve a las partículas y agua higroscópica)
Centrifugación
Agua Retenida por fuerzas de capilaridad
Puede elevarse por encima de la superficie libre y mantenerse por tensión superficial
Capilar Aislada
Capilar Continua Gravedad
Agua no retenida por el suelo
Sometida a la acción de la gravedad
Gravífica
MSc. Ing. Mónica D´Elia
¿CÓMO SE COMPORTAN LAS FORMACIONES GEOLÓGICAS
EN RELACIÓN CON EL CONTENIDO=AGUA?
MSc. Ing. Mónica D´Elia
Carácter Hidrogeológico de las Formaciones Geológicas
ACUÍFERO
(del lat. aqua=agua y fero=llevar):
almacenan , trasmiten y liberan agua
materiales detríticos no consolidados como las arenas y las gravas
ACUITARDO
(del lat. aqua=agua y tardare=tardar): almacenan agua pero la trasmiten y liberan muy lentamente
materiales detríticos mal clasificados, como mezcla de arenas, arcillas, limos, etc.
MSc. Ing. Mónica D´Elia
Carácter Hidrogeológico de las Formaciones Geológicas
ACUÍCLUDO
(del lat. aqua=agua y claudere=encerrar):
almacenan pero no trasmiten ni liberan agua
materiales arcillosos
ACUÍFUGO
(del lat. aqua=agua y fugare=huir):
no almacenan, por lo tanto no trasmiten ni liberan agua
granitos no fisurados
MSc. Ing. Mónica D´Elia
*
ADEMÁS…
La ubicación relativa de las formaciones acuíferas en la columna geológica (y la presencia de agua) conforman los ACUÍFEROS.
Estos acuíferos pueden clasificarse en:
• libres,
• semiconfinados y
• confinados
en función de las diferentes presiones de alojamiento del agua. MSc. Ing. Mónica D´Elia
El acuífero libre o freático está delimitado superiormente por la superficie del terreno e inferiormente por un manto semi o impermeable
Presión atmósférica
Nivel freático
Superficie freática (real)
Tipos de acuíferos
ZONA NO SATURADA
Nivel Freático
ZONA SATURADA
IMPERMEABLE
Nivel del terreno
MSc. Ing. Mónica D´Elia
El acuífero confinado se encuentra limitado superior e inferiormente por formaciones impermeables (acuícludos o acuífugos)
Presión de alojamiento
Nivel piezométrico
Superficie piezométrica (virtual)
Tipos de acuíferos
Nivel piezométrico
ACUIFERO
IMPERMEABLE
IMPERMEABLE
Nivel del terreno
MSc. Ing. Mónica D´Elia
El acuífero semiconfinado está delimitado por una base acuícluda (o acuitarda) y un techo acuitardo.
Flujo vertical (goteo)
Presión de alojamiento
Nivel piezométrico
Superficie piezométrica (virtual)
Tipos de acuíferos
IMPERMEABLE
Nivel piezométrico
Nivel del terreno
ACUIFERO
ACUITARDO
MSc. Ing. Mónica D´Elia
Tipos de acuíferos
MSc. Ing. Mónica D´Elia
¿CÓMO SE MUEVE EL AGUA EN EL ACUÍFERO?
MSc. Ing. Mónica D´Elia
El agua se moverá desde una mayor altura de agua hacia una menor altura de agua
Necesita energía….
MSc. Ing. Mónica D´Elia
Superficie del terreno
río
Punto 1
Profundidad del
agua = 8 m
Punto 2
Profundidad del
agua = 2 m
GRADIENTE HIDRÁULICO
Superficie del terreno
río
Punto 1
Profundidad del
agua = 1m
Punto 2
Profundidad del
agua = 2 m
La profundidad del agua por si sola no expresa altura de agua o estado de energía del sistema
NE
NT
PC
PROF 1 PROF 2
Punto 1 Punto 2
Cota NE 1= h1
Cota NE 2=h2
Cota NT 1
Cota NT 2
L
h = carga hidráulica en un punto = cota NE = cota NT - PROF
MSc. Ing. Mónica D´Elia
Relación entre la diferencia de cargas entre dos puntos y su separación
i = gradiente hidráulico,
h = carga hidráulica,
h = diferencia de carga entre dos puntos = h1-h2 y
x = L distancia de separación entre ellos.
L
h
x
hhi
Esto sugiere la existencia de un gradiente…
El Gradiente Hidráulico
MSc. Ing. Mónica D´Elia
LA RESPUESTA = ESTADO DE ENERGÍA DEL SISTEMA
MSc. Ing. Mónica D´Elia
¿CÓMO SE CONOCE
EL ESTADO DEL SISTEMA ACUÍFERO EN UN DETERMINADO MOMENTO?
MSc. Ing. Mónica D´Elia
A través del análisis de una representación plana
o bi-dimensional de la superficie del agua
MSc. Ing. Mónica D´Elia
Su obtención
requiere de la medición de una cantidad de puntos discretos
que permitan aproximar el comportamiento de un medio naturalmente continuo
Pero . . .
MSc. Ing. Mónica D´Elia
CENSO DE POZOS
Georreferenciación de puntos
Determinación de la cota de boca de pozos
Medición de la profundidad del nivel de agua subterránea
AREA DE ESTUDIO Curvas de nivel del terreno Ubicación de perforaciones
MSc. Ing. Mónica D´Elia
MAPA DE NIVELES
MAPA POTENCIOMÉTRICO
MAPA PIEZOMÉTRICO
MAPA DE CURVAS ISOFREÁTICAS
MAPA DE CURVAS EQUIPOTENCIALES
MSc. Ing. Mónica D´Elia
Determinación de los niveles de agua
• Este mapa permite obtener información de cargas o niveles piezométricos
• Estimar gradientes hidráulicos y caudales
• Definir la dirección y sentido del escurrimiento subterráneo
REFLEJA O CUANTIFICA LA RESPUESTA AL SISTEMA CONSIDERADO
0 50000 100000 150000 200000 250000 300000 350000 400000 450000 5000000
50000
100000
150000
200000
250000
300000
350000
400000
450000
500000
0 100000 200000 300000 400000 500000
C U R VAS ISO FR EÁTIC AS
SUFERCIE FREATICA
MSc. Ing. Mónica D´Elia
MAPA DE NIVELES
Fuente: Auge, 2004 Acuífero libre (superficie real) MSc. Ing. Mónica D´Elia
Acuífero semiconfinado (superficie virtual) Fuente: Auge, 2004 MSc. Ing. Mónica D´Elia
Mapa de isoprofundidad
MSc. Ing. Mónica D´Elia
OTRO MAPA DE INTERÉS
LEYES DE FUNCIONAMIENTO
MSc. Ing. Mónica D´Elia
Ahora bien..
¿CÓMO SE HA ENCARADO EL ESTUDIO DEL MOVIMIENTO DEL AGUA
EN EL MEDIO POROSO?
MSc. Ing. Mónica D´Elia
MEDIO POROSO formado por poros y canalículos
Estudio microscópico muy complejo
ESTUDIO MACROSCÓPICO
Se trata el medio como un continuo con propiedades medias definidas
POR EJEMPLO… MSc. Ing. Mónica D´Elia
Velocidad del agua en medios porosos
• Es variable en función del tamaño y orientación de los poros
• Se puede definir una velocidad media en una dirección media si se considera un volumen medio suficientemente grande.
• Usualmente se obtiene de dividir el caudal que pasa por una superficie perpendicular al flujo por el área total, y se la denomina velocidad de flujo o velocidad aparente (v).
MSc. Ing. Mónica D´Elia
donde:
V = velocidad real efectiva del flujo en el medio poroso,
me = porosidad efectiva,
v = velocidad aparente = velocidad del flujo si no existiera material granular
VAvAQ ** 21
meAA *12
VmeAvAQ *** 11 mevV /
Velocidad del agua en medios porosos
MSc. Ing. Mónica D´Elia
VELOCIDAD REAL MEDIA
(T=10°C, i=1/100)
Arena fina (0,2mm) 16m/año
Arena (0,4mm) 65m/año
Arena gruesa (0,8mm) 257m/año
Grava fina (2mm) 1635m/año
Suelos arcillosos (i=1) <3cm/año
Velocidad del agua en medios porosos
MSc. Ing. Mónica D´Elia
ESTUDIO MACROSCÓPICO
Las leyes que traten el medio como un continuo con propiedades medias definidas se basan en la consideración de
tres parámetros fundamentales:
POROSIDAD CONDUCTIVIDAD HIDRÁULICA
COEFICIENTE DE ALMACENAMIENTO
Relación macroscópica fundamental
LEY DE DARCY
MSc. Ing. Mónica D´Elia
Figura tomada de Custodio, 1983.
Experiencia de Darcy (1856)
L
hhAKiAKQ
12****
Ámbito de validez de la ley de Darcy: * Medio homogéneo e isótropo * Sustrato impermeable horizontal * Flujo en régimen laminar
MSc. Ing. Mónica D´Elia
K: es una constante de proporcionalidad que tiene en cuenta las características hidráulicas del medio (roca y fluidos)
Es la conductividad hidráulica.
L
hhAKiAKQ
12****
L
h
x
hhi
Experiencia de Darcy (1856)
MSc. Ing. Mónica D´Elia
Experiencia de Darcy (1856)
Ámbito de validez de la ley de Darcy: * Medio homogéneo e isótropo * Sustrato impermeable horizontal * Flujo en régimen laminar
MSc. Ing. Mónica D´Elia
Medida de la facilidad con la que el agua circula a través de los distintos estratos
NOTAR: Depende de la naturaleza del medio poroso y de las
propiedades físicas del fluido
Unidades: L/T
Conductividad Hidráulica
MSc. Ing. Mónica D´Elia
No solo varía en función del tipo de roca, sino también de un lugar a otro
Si K es esencialmente la misma en un área determinada, se dice que el medio correspondiente a esa área es homogéneo
Si, por el contrario, K es distinta en diferentes lugares de un área, se dice que el medio correspondiente a dicha área es heterogéneo
Conductividad Hidráulica
Puede ser diferente también en distintas direcciones en cualquier parte del acuífero
Si la conductividad hidráulica es esencialmente la misma en todas las direcciones, se dice que el acuífero es isótropo
Si es diferente para distintas direcciones, el acuífero es anisótropo
Conductividad Hidráulica
Conductividad Hidráulica
Capacidad del acuífero de transmitir agua
El rendimiento de un acuífero no sólo será función de su K, sino también de su potencia o espesor
Es el producto de la conductividad hidráulica por el espesor del acuífero:
T = K*b
Unidades: L2/T
Transmisividad Hidráulica
MSc. Ing. Mónica D´Elia
Capacidad de los materiales de almacenar agua.
Unidades = L3 / L3
Acuíferos libres
S = 0,1 – 0,3; coincide con me
Acuíferos confinados y semiconfinados
S = 10-3 – 10-5
Coeficiente de almacenamiento
MSc. Ing. Mónica D´Elia
¿PARA QUÉ NOS INTERESA CONOCER LAS CARACTERÍSTICAS HIDRÁULICAS
FORMACIONALES DEL SISTEMA ACUÍFERO?
MSc. Ing. Mónica D´Elia
Parámetros hidráulicos (K, T, S, m y me)
• caracterizar unidades hidrogeológicas
• estudiar aspectos relacionados con la velocidad de escurrimiento, la recarga, la vulnerabilidad del medio a la acción contaminante
• estimar la infiltración
• diseñar instalaciones de drenaje
MSc. Ing. Mónica D´Elia
Ensayos de laboratorio
Ensayos de bombeo MSc. Ing. Mónica D´Elia
Ensayos de campo y laboratorio
Ensayos de conductividad
hidráulica
Ensayos de bombeo MSc. Ing. Mónica D´Elia
LAS CUENCAS HIDROGEOLÓGICAS
MSc. Ing. Mónica D´Elia
CUENCA HIDROGRÁFICA: superficie total drenada por un río y sus afluentes aguas arriba (o lo que es igual, la cuenca topográfica). Queda definida por la línea de crestas (divisoria de aguas superficiales). CUENCA HIDROGEOLÓGICA: se refiere a la cuenca de aguas subterráneas, que puede no coincidir con la cuenca topográfica. Queda definida por la divisoria de los sistemas de flujos subterráneos.
DIVISORIA DE AGUAS SUPERFICIALES Y SUBTERRÁNEAS MSc. Ing. Mónica D´Elia
CIRCULACIÓN DEL AGUA EN LOS ACUÍFEROS LOS FLUJOS DE AGUA SUBTERRÁNEA
MSc. Ing. Mónica D´Elia
Recarga a los acuíferos
Natural
Artificial
MSc. Ing. Mónica D´Elia
Descarga natural de acuíferos
La descarga de agua subterránea puede ocurrir naturalmente en ambientes diversos:
– Fluviales
– Lacustres
– Costeros (marítimos)
MSc. Ing. Mónica D´Elia
BOMBEOS
Descarga artificial de acuíferos
MSc. Ing. Mónica D´Elia
Relación recarga - descarga
R= Recarga D=Descarga S=almacenamiento Q=Caudal de explotación
MSc. Ing. Mónica D´Elia
Necesidad de evaluación de las reservas de agua subterránea
Régimen permanente y transitorio
• Régimen permanente
– No hay cambios en el tiempo no hay cambios en el almacenamiento
• Régimen transitorio
– Hay cambios en el tiempo (flujo, caudales) hay cambios en el almacenamiento
MSc. Ing. Mónica D´Elia
Variación de los niveles de agua subterránea
3000 4000 5000 6000 7000 8000 9000 10000 11000 12000 13000 14000 15000 19000
20000
21000
22000
23000
24000
31 32
30
Esperanza -1994 MSc. Ing. Mónica D´Elia
3000 4000 5000 6000 7000 8000 9000 10000 11000 12000 13000 14000 1500019000
20000
21000
22000
23000
24000
28.5
Variación de los niveles de agua subterránea
Esperanza -1996 MSc. Ing. Mónica D´Elia
IMPACTOS DE LA EXTRACCIÓN EXCESIVA EN ZONAS COSTERAS MSc. Ing. Mónica D´Elia
LA RESPUESTA=LA COMPOSICIÓN QUÍMICA DEL AGUA SUBTERRÁNEA
MSc. Ing. Mónica D´Elia
La calidad natural del agua subterránea
◦ la litología
◦ la velocidad de circulación
◦ la calidad del agua de infiltración
◦ las relaciones con otras aguas o acuíferos
◦ y las leyes del movimiento de sustancias transportadas por el agua.
MSc. Ing. Mónica D´Elia
Calidad natural de las aguas subterráneas
IONES PRINCIPALES
Aniones – Cl
- (10+250ppm)
– SO4=
(2+150ppm)
– CO3H- (50+350ppm)
IONES MENORES NO3
- F-
CO3= As
NO2- K+
Fe++ NH4+
Sr++
Cationes Na
+ (10+150ppm)
Ca++
(10+250ppm)
Mg++
(1+100ppm)
0,01+10 ppm
Evolución de la composición química del agua subterránea de circulación regional
• Las aguas de circulación regional tienden a ir aumentando su mineralización hasta irse saturando en los diferentes iones.
CO3H- SO4
= Cl-
Ca+ Mg+ + Na+
¿CÓMO ESTUDIAMOS LAS CARACTERÍSTICAS QUÍMICAS DEL AGUA SUBTERRÁNEA?
MSc. Ing. Mónica D´Elia
Toma de muestras de agua y determinaciones in -situ
MSc. Ing. Mónica D´Elia
Análisis químicos en laboratorio
MSc. Ing. Mónica D´Elia
Determinaciones in-situ 0.00 50.00 100.00 150.00 200.00 250.00 300.00 350.00 400.000.00
50.00
100.00
150.00
200.00
250.00
300.00
0 50 100 150 200
70.53
44.00
57.96
41.20
49.58
27.93
32.12
40.50
39.46
40.16
0.00 50.00 100.00 150.00 200.00 250.00 300.00 350.00 400.000.00
50.00
100.00
150.00
200.00
250.00
300.00
CLORUROS (mg/l)
Caracterización temporal
Caracterización espacial
MSc. Ing. Mónica D´Elia
Clasificaciones químicas
MSc. Ing. Mónica D´Elia
Determinaciones in-situ Aptitudes
Site Fe Zn Cu Cr Ni
mg/l mg/l gr/l gr/l gr/l
Guideline value in
natural fresh
groundwater
< 10 < 0.01 < 10 < 1 < 4
B1 1.37 < 0.05 25.2 5.3 30.9
B2 < 0.002 < 0.05 1.3 < 2 < 3
B3 < 0.002 < 0.05 < 1 < 2 < 3
B4 0.33 < 0.05 2.9 5.3 < 3
B5 < 0.002 < 0.05 < 1 16.2 < 3
B7 0.23 < 0.05 6.3 < 2 29.6
B8 6.26 < 0.05 16.3 7.3 18.8
B9 < 0.002 < 0.05 < 1 < 2 < 3
B10 < 0.002 < 0.05 < 1 < 2 < 3
B11 < 0.002 < 0.05 < 1 < 2 < 3
B12 < 0.002 < 0.05 < 1 < 2 < 3
B14 25.1 < 0.05 19.8 19.9 20.4
B16 0.84 < 0.05 5.4 6.2 4.3
B17 17.1 < 0.05 15.7 24.7 21.7
B19 0.22 < 0.05 2.8 4.4 6.4
B21 0.37 < 0.05 4.9 < 2 7.7
MSc. Ing. Mónica D´Elia
Determinaciones in-situ
MODELO CONCEPTUAL DE FUNCIONAMIENTO DEL SISTEMA HÍDRICO SUBTERRÁNEO
MSc. Ing. Mónica D´Elia
Una vez que conozcamos: Geometría del acuífero Material constitutivo del acuífero Tipo de flujo Régimen de escurrimiento Propiedades del agua Fuentes de recarga y descarga Interacciones con su entorno
estaremos en condiciones de construir el
MODELO CONCEPTUAL DE FUNCIONAMIENTO
esto es una representación cualitativa del esquema de funcionamiento hidrodinámico e hidroquímico del sistema
acuífero real.
Modelo Conceptual de funcionamiento del sistema hídrico subterráneo
MSc. Ing. Mónica D´Elia
Fuente: Auge, 2004
Modelo Conceptual de funcionamiento del sistema hídrico subterráneo
MSc. Ing. Mónica D´Elia
Determinaciones in-situ
MODELO MATEMÁTICO HIDROGEOLÓGICO
MSc. Ing. Mónica D´Elia
Es una versión simplificada del sistema acuífero real que simula aproximadamente las relaciones de las respuestas a las excitaciones.
Es decir, es el procedimiento (matemático) que permite realizar la simulación de su comportamiento.
El modelo será más representativo del sistema real cuando sea capaz de reproducir más fielmente su comportamiento (el estado del sistema, las acciones sobre él y las leyes que los relacionan).
Modelo Matemático Hidrogeológico
MSc. Ing. Mónica D´Elia
• Para poder modelar un sistema real es necesario realizar una serie de simplificaciones.
• Estas simplificaciones se introducen en la forma de un conjunto de supuestos que expresan el entendimiento de la naturaleza del sistema y su comportamiento:
la geometría del dominio investigado,
la naturaleza del medio poroso,
la naturaleza del fluido
y el régimen del flujo.
Modelo Matemático Hidrogeológico
MSc. Ing. Mónica D´Elia
Se basa en la resolución de la ecuación general que gobierna
el flujo tridimensional en un medio poroso, saturado, heterogéneo y anisótropo
Modelo Matemático Hidrogeológico
t
hSzyxQ
z
hTzz
zy
hTyy
yx
hTxx
x
*,,***
MSc. Ing. Mónica D´Elia
en cada uno de los nodos de los elementos de una grilla en los que se discretiza el dominio a modelar
DATOS
MODELO CONCEPTUAL Definición del esquema de funcionamiento
MODELO MATEMÁTICO Discretización –Identificación
Definición de la estructura del modelo y de las leyes que rigen su funcionamiento
CALIBRACIÓN Definición de los valores de los parámetros
Aceptable
SIMULACIÓN Predicción de su comportamiento
VALIDACIÓN Contraste de datos posteriores adicionales
ETAPAS EN EL PROCESO DE MODELACIÓN
NO
SI
MSc. Ing. Mónica D´Elia
Modelo Matemático Hidrogeológico
MSc. Ing. Mónica D´Elia
Modelo Matemático Hidrogeológico
IMPORTANTE!
El primer paso en el procedimiento de modelación es la
construcción del modelo conceptual del funcionamiento del sistema acuífero.
Sino, cualquier parecido con la realidad
será pura casualidad . . .
MSc. Ing. Mónica D´Elia
“Lo esencial es invisible para los ojos..”
MSc. Ing. Mónica D´Elia
El Principito Antoine Saint Exupéry