conceptos básicos sobre hidrología subterránea

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