Alfredo Olvera Alfredo Olvera

GómezGómez

Interacción de Agua Interacción de Agua Subterránea y Agua Subterránea y Agua SuperficialSuperficial

• Entender la relación y la Entender la relación y la influencia con las aguas influencia con las aguas superficiales:superficiales:

1.1. Influencia de los Pozos de Influencia de los Pozos de BombeoBombeo

2.2. Separación HidrográficaSeparación Hidrográfica

3.3. Interacción QuímicaInteracción Química

Objetivos:Objetivos:

Influencia de los Pozos de Influencia de los Pozos de BombeoBombeo

Cuando el agua es abastecida por pozos locales cerca de los cuerpos del agua superficial, varios escenarios hidrodinámicos son posibles. Considérese el caso de la figura A. El panel de descarga de la corriente no está influenciado por la presencia de un pozo.

Cuando un pozo está activo cerca de la corriente esta no se influencia por la presencia de un pozo de bombeo. El cual se muestra en la figura B la atracción del agua del pozo que normalmente podría alcanzar la corriente, por ello el acuífero reduce la descarga de la corriente. Sin embargo el agua de la corriente actualmente busca este camino dentro del pozo.

En la figura C la descarga del pozo es suficientemente larga que no solamente reduce la descarga de el acuífero hacia la corriente pero actualmente atrae agua directamente de la corriente.

Bajo algunas circunstancias los pozos localizados cerca de corrientes o ríos pueden atraer de lado de la corriente o del río opuesto al pozo. Tales sucesos generalmente están asociados con los pozos de bombeo. Un caso clásico fue el presentado en el capitulo 5 de la figura 5.10. En está instancia el suministro publico de los pozos de la ciudad de Wolburn Massachusetts, localizada en el en el lado este del río Alberjona, la atracción del agua del este del río.

El término conjuntivo usado para describir la estrategia para el uso del agua superficial y el agua subterránea en combinación para satisfacer la demanda del uso del agua, especialmente en irrigación. Típicamente, los pozos localizados cerca de los ríos y el agua está directamente cerca de la atracción de la corriente de la instancia de un pozo dependiendo de la disponibilidad de abastecimiento del agua superficial.

El tema conjuntivo es usado particularmente en zonas áridas de los Estados Unidos donde el agua está basada a ser destinada en la doctrina de antes de asignar, la cual puede ser libremente trasformada dentro de “primero en un tiempo es primero lo correcto (first in time is first in right).

La entidad que primero hace la demanda sobre el recurso del agua es el dueño. Por lo tanto hay un importante corolario para la estrategia legal. Tenemos el derecho sobre el agua esta debe ser benéficamente o razonablemente su uso sobre la tierra identificada para su aplicación.

Bajo la doctrina antes de asignar, el derecho del propietario del agua no puede exceder su asignación en tiempos de bajo abatimiento de agua superficial, los granjeros tienen el riesgo comenzar una incapacidad adecuada de irrigación de sus acres disponibles.

Para minimizar la incertidumbre usualmente al agua superficial podría variar notablemente de temporada a temporada, dentro de una temporada, el agua usada puede buscar desarrollarse en el suministro de agua subterránea, por que su abatimiento es más volátil. Mientras los niveles de agua en los pozos varían año con año. Ellos tienden a cambiar en largos periodos de tiempo este es el caso de la descarga del agua superficial.

La dificultad con está estrategia depende del factor es menos caro para la atracción de agua directamente del cuerpo de la superficie del agua que utiliza el agua subterránea. El costo asociado por la construcción de estos pozos, mantenimiento y operación son el nacimiento de costos caros. Así que el inversionista le gusta utilizar el agua superficial con una posible degradación y minimiza la dependencia del agua subterránea.

Separación HidrográficaSeparación Hidrográfica

El flujo observado en una corriente de flujo o un río es derivado de un número de fuentes. La separación hidrográfica es la ciencia que determina la contribución relativa de cada una de esas fuentes. Un particular análisis detallado está capturado en la figura 9.13 .

Una aproximación determinada para la descarga del agua subterránea es examinando a través de la corriente del agua, su química en conjunción con los conocimientos de la química del agua subterránea. Tales intentos están en la figura 9.14

Grafica semi-logarítmica de un hidrógrafo mostrando la separación del desempate de los componentes

R

gwgwdrdrtrtr CQCQQC

La idea básica es reconocer la siguiente relación

Resolviendo para el agua subterránea tenemos

gwdrdrtrtrgw CCQQCQ /

trdrgwdrtrgw QCCCCQ

gwdrtr QQQ donde

o

9.5

9.6

Y Ctr es la concentración total de sólido disueltos en el total de escurrimientos, Cdr es la concentración total de sólidos disueltos en escurrimientos directos, Cgw es la concentración total de escurrimiento del agua subterránea, Qtr es el escurrimiento total, Qdr es el escurrimiento directo, y Qgr es el escurrimiento del agua subterránea.

Para resolver la Ec. (9.6) un número de cantidades necesarias para ser determinadas. La cantidad de escurrimiento, Qtr, se obtiene de la corriente de descarga hidrográfica en algún tiempo como una muestra es tomada para obtener la química total de escurrimiento (Ctr).

La determinación de la concentración directa de escurrimiento, Cdr, es una pequeña sutileza. Esto lo sabemos de la sección 9.2.1 que durante una inundación el agua se mueve dentro del acuífero formando un banco de almacenamiento.

Durante este periodo, el agua en la corriente es esencialmente el escurrimiento directo. Así las muestras de la corriente de flujo tomas de este periodo podría reflejar la química directa del escurrimiento.

La química del agua subterránea (Cgw) estuvo tomada como el valor Ctr en el menor valor tomado de flujo en el periodo de análisis. La razón de está suposición es que el agua durante la baja corriente de flujo está en la base del flujo, el cual es atribuido al agua subterránea.

En este punto tenemos medidas o estimaciones de Ctr, Cdr, Cgw y Qtr, las cuales nos permiten resolver para Qtr. El cálculo de los valores los componentes del agua subterránea de el higrógrafo para la cuenca de Fraser Brook en Nueva Escocia determinadas usando concentraciones de calcio y magnesio estas se muestran en la figura 9.14.

InteracciónInteracción QuímicaQuímicaLa calidad del agua superficial puede ser influenciada por la calidad de la descarga del agua subterránea. Un ejemplo es el clásico problema del regreso de flujo por irrigación. En está situación el agua extraída de los pozos o introducida a través de fosos es usado para la irrigación (ver figura 9.15). Una porción de agua aplicada para la superficie terrestre se evapora, una porción usada es para la transpiración de las plantas, y la sobrante entra en el agua subterránea.

A través de los procesos de evaporación y transpiración, remueven el agua y no los solutos, la infiltración se transforma más concentrada con sales solubles.

R

El resultado en el agua subterránea es una variación de grados de salinidad como se muestra en la figura 9.15. La salinidad del agua subterránea podría estar en comino hacia el río, en ocasiones las descargas del agua hacia el río que es más concentrado en sal que en la que reside en el agua superficial. El resultado es un incremento en la salinidad en la corriente del agua como paso a través de las áreas de irrigación.

Un ejemplo de los cambios de la calidad del agua que pueden ocurrir en el sistema descrito, consideremos la extensión de 11 millas del valle del río Arkansas suroeste de Colorado entre la Junta y Bent-Othero. El área de interés y la concentración de los sólidos disueltos buscaron en el comienzo de sus investigación se muestra en la figura 9.16.

Un punto de referencia respecto a las concentraciones reportadas, es digno notar que los valores más grandes que 500mg/L no son generalmente recomendados para el agua potable. En adición, para una perspectiva de irrigación, Peterson reporta que “ los niveles de TDS menores a 700mg/L son considerados seguros; los TDS entre 700mg/L y 1750mg/L son considerados posiblemente seguros, mientras que los niveles arriba de estos son considerados peligrosos”.

Un comportamiento especifico y una aproximación de los valores TDS en el río de Arkansas cerca río arriba en la entrada (Fort Lyon Canal) y río abajo en la salida (línea del pueblo Bent-Otero) se muestran en la figura 9.17. Durante este periodo, la concentración TDS estaba considerada alta en la entrada de interés que en la de fuera, y estaba cerca arriba del limite de lo aceptado para la irrigación.

La figura 9.16 muestra el área de agricultura la cual cubre el acuífero del valle del municipio La Junta, recibe precipitación natural, irrigación de agua superficial y agua subterránea. La calidad del agua en esas tres fuentes es diferente. Se supone que la precipitación no disuelve los sólidos. El agua de irrigación es obtenida del canal de Lyon para está aplicación es más del 50% del área y está concentración de TDS.

La irrigación es normalmente aplicada a un campo de fosas y surcos. En general, la irrigación del agua superficial en la parte oeste del área estudiada. La aplicación del agua de los pozos de irrigación se supone están aplicados con concentración consistente con lo que buscamos en un acuífero en el tiempo de bombeo. Es razonable supone que el agua aplicada refleja el porcentaje de concentración de tres fuentes: precipitación Agua del canal de Lyon y agua del pozo

La cuestión ahora surge, por que el agua subterránea ¿por qu el agua subterránea contiene altas concentraciones de TDS. Primero consideremos el factor que el agua total aplicada es cualquiera, evaporada, consumida por el cultivo, almacenada en la tierra, recarga del agua subterránea o tranferida por escurrimiento al río. Para obtener la estimación de la cantidad de recarga para el agua subterránea, las ecuaciones son disponibles, tienen las siguientes propiedades:

•La razón de incremento de recarga para un incremento aplicado agua es igual a 1 cuando el total de agua aplicada excede el potencial de evapora-transpiración.

•Algunas de estas razones son menores que 1 cuando el total de agua aplicada es menor que el potencial de evapora-transpiración.

•Cuando el total de agua aplicada es menor que el potencial de evapora-transpiración, la recarga se incrementa como el total de aproximación del potencial de evapora-transpiración.

•Esto supone que la razón de recarga no excede la capacidad de infiltración de la tierra.

Los resultados calculados determinan que la recarga dentro del área estudiada fue del 32% del total de agua aplicada durante un año de estudio. Los valores registrados se muestran en la figura 9.18.

La clave para observar en la búsqueda de nuestra meta de no entender la química del agua la concentración de sólidos disueltos de la recarga del agua puede ser calculada suponiendo que la masa total de la disolución en la recarga del agua es que en algunos como en el total de agua aplicada. Así hay un incremento en la concentración de la recarga del agua que es directamente proporcional al decremento en el volumen del agua aplicada debido a la evapora-transpiración por que la recarga del agua es alta en la concentración que reside en el agua subterránea, la concentración de TDS en el agua subterránea se incrementa.

En resumen el incremento observado en la concentración del agua subterránea de TDS, y la concentración de contaminante en el río son debido a las fuentes corriente arriba y la concentraciones de TDS de la evapora-transpiración.

Mientras que las actividades agrícolas podrían impactar la calidad del agua superficial, peligrosas pueden jugar un rol. Un ejemplo de lo que puede ocurrir es suceso del suministro, en la figura 9.19