ejercicios de hidrogeología para resolver

HIDROGEOLOGÍA Prof. Luis F. Rebollo

Ejercicios de Hidrogeología para resolver

Problema P-1.

Hacer una estimación razonada del tiempo necesario para la renovación del agua (periodo de residencia medio) en uno de los grandes ríos españoles o de cualquier otro lugar del mundo. Calcular la pendiente media de ese río. Estimar también de forma razonada el periodo de residencia medio del agua en los océanos y del vapor de agua en la atmósfera.

Para ello será necesario averiguar algunos datos relativos a la longitud de los ríos, al volumen de agua almacenado en la atmósfera y/o los océanos, intensidad o volumen de la evaporación, etc.

Problema P-2.

Expresar en forma de ecuación sencilla el balance hídrico global de España y de cualquier otro país, región o continente del mundo: a) en términos absolutos; b) en términos relativos.

Para ello será preciso buscar algunos datos básicos referentes a precipitación, evapotranspiración, escorrentía, superficie, etc. de las zonas seleccionadas. Se entiende que el balance tiene carácter anual y es aproximado.

Problema P-3.

Calcular el valor de la porosidad total de una muestra homogénea de partículas esféricas ordenadas de dos formas diferentes: a) con empaquetamiento cúbico; b) con empaquetamiento romboédrico.

Para ello, se puede hacer una aproximación de manera gráfica dibujando cuatro círculos en el interior de un paralelogramo, conforme a las dos formas de ordenación, determinando a continuación la superficie ocupada por los círculos respecto a la total del cuadrilátero.

Problema P-4 (tomado de García y Fernández, 2006).

Dibujar de forma aproximada la superficie piezométrica de cada uno de los acuíferos representados en cada uno de los esquemas adjuntos, sabiendo que los pozos que los explotan sólo están abiertos por su extremo inferior. Clasificar adecuadamente cada uno de los acuíferos y colorear la zona de saturación de cada uno de ellos.

Arenas

Arenas

Arenas

Arcillas

Arcillas

Arcillas

Arenas

Arcillas

Limos Arenas

Arenas

Arcillas

Limos


Problema P-5.

En un acuífero libre formado por arenas muy homogéneas se conocen los datos de potencial hidráulico de doce pozos en un determinado sector del mismo, cuyo valor aparece representado en la figura adjunta. Además se han tomado algunas muestras inalteradas de las arenas, que han permitido determinar valores de porosidad del orden del 40%, y de permeabilidad en torno a 20 m/día.

En el pozo C se ha inyectado un trazador, controlándose su llegada al punto F, distante 125 m del C, a los 39 días de su inyección.

Discutir si son compatibles los datos obtenidos en el ensayo de campo con los resultados de los análisis de laboratorio, justificando la respuesta.

Problema P-6.

Se sabe que el caudal de agua que pasa diariamente por la sección transversal de un acuífero libre, formado por arenas y gravas fluviales, entre los puntos F y G, distantes 5 km a lo largo del valle, es de 24.000 m

3. A partir de las características del acuífero, que figuran más abajo, se pide calcular:

a) el espesor medio de la zona de aireación;

b) el volumen total de agua almacenada en la zona de saturación del acuífero;

c) el volumen de agua almacenada en el acuífero que puede ser explotada mediante pozos;

d) el volumen de agua que puede ser explotada sin que descienda el nivel del acuífero de un año a otro;

e) el valor medio de la transmisividad del acuífero;

f) el gradiente hidráulico del acuífero entre F y G.

� longitud total = 30 km

� anchura media = 2 km

� espesor total medio = 12 m

� espesor saturado medio = 8 m

� porosidad efectiva = 15%

� porosidad total = 25%

� permeabilidad media = 250 m/día

� infiltración eficaz = 40 mm/año


Problema P-7.

En las figuras adjuntas se presenta un mapa esquemático de la superficie piezométrica de un acuífero confinado (Figura A), de carácter detrítico, y dos interpretaciones diferentes de la variación del gradiente hidráulico (Figuras B y C). Sabiendo que el caudal que atraviesa la sección de acuífero delimitada por las líneas de corriente “v” y “w” es de 105.000 m

3/día, se pide calcular el valor de la permeabilidad y de la

transmisividad del acuífero:

a) en cualquiera de las zonas constituidas por arenas y gravas y en la zona de arenas (Figura B);

b) en las zonas de mayor espesor del acuífero y en la zona de menor espesor (Figura C).


Problema P-8 (tomado de García et al., 2001).

Un acuífero aluvial, constituido por gravas y arenas, presenta una sección A con una anchura de 1.730 m, y otra sección B (700 m aguas abajo) cuya anchura se reduce hasta los 690 m. Del inventario de puntos de agua se obtienen los siguientes datos:


Problema P-9.

Una pequeña cuenca hidrográfica de 160 km2 de extensión superficial, situada junto al mar, está

desarrollada sobre un acuífero libre rodeado de materiales impermeables, conforme se muestra en la figura adjunta. Del inventario de puntos de agua realizado en la región, se ha obtenido la cota absoluta del nivel del agua en los distintos pozos; también se ha podido conocer que el espesor medio de saturación del acuífero es de 50 m, y que la permeabilidad media de los materiales que lo constituyen es de 100 m/día y su porosidad efectiva del 5%. Sabiendo que el sistema se encuentra en régimen permanente, se pide:

a) Dibujar el mapa de isopiezas (con un intervalo de 1 m).

b) Estimar el tiempo que tardaría una partícula de agua inyectada en el punto A en alcanzar el cauce del río.

c) Calcular las reservas de agua explotable almacenadas en el acuífero.

d) Calcular qué porcentaje de las precipitaciones registradas en la cuenca (500 mm/año en valor medio) constituyen la recarga del acuífero, sabiendo que la descarga total de éste al mar es de 16 hm

3/año.

e) Estimar qué volumen de agua correspondiente a la descarga del acuífero va a parar directamente al mar y qué parte contribuye al caudal del río.


Problema P-10 (tomado de Sánchez, 2006).


Problema P-11. Dado el perfil de la figura adjunta, se pide:

a) Trazar la red de flujo de este sector del acuífero, dibujando para ello dos líneas de flujo y las equipotenciales de 5 en 5 m.

b) Sabiendo que la permeabilidad media de la formación es de 10 m/día y que su porosidad efectiva es del 10%, calcular la velocidad media con que se moverá el agua en el sector central del acuífero y en el sector occidental, así como el tiempo que se estima tardará en desplazarse entre ambos extremos del acuífero en la zona representada en el perfil.


Problema P-12.

Representar en el perfil vertical del acuífero de gran espesor de la figura adjunta el esquema de una posible red de flujo, a partir de los datos del nivel del agua que aparecen en los pozos (abiertos exclusivamente por su fondo) y en los humedales de la zona.

Nivel piezométrico

400 msnm

390

380

370

360

350

340

330

320

310

300

290

280

270 msnm

Escala horizontal

0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 4 4,5 5 km


Problema P-13.

Una terraza colgada, con unas dimensiones aproximadas de 1 km de ancho por 10 km de largo y un espesor saturado medio de 10 m, se recarga homogéneamente por medio del agua de lluvia infiltrada en su superficie y se descarga a través de una serie de manantiales y zonas de rezume situadas en su contacto con el sustrato impermeable con un caudal total aproximado de 30 L/seg.

Sabiendo que el gradiente hidráulico medio en la terraza es de 3 x 10-3, se pide:

a) Cuantía de la infiltración eficaz (en mm/año).

b) Valor medio de la permeabilidad y de la transmisividad de los materiales de la terraza.

c) Volumen de agua explotable almacenado en la terraza, sabiendo que su porosidad total es del 30% y su retención específica del 18%.

d) Cota de la superficie piezométrica en la parte más alta de la terraza, sabiendo que los manantiales de descarga están situados a cota 575 msnm.

e) Tiempo mínimo que tardaría una gota de agua infiltrada en el extremo superior de la terraza en alcanzar los manantiales de descarga.


En el corte hidrogeológico adjunto se indican diversos datos de niveles piezométricos. Se pide:

a) Dibujar las superficies piezométricas.

b) Identificar y clasificar piezométricamente los diferentes acuíferos que aparecen en el corte, indicando de qué acuífero(s) capta agua cada sondeo.

c) Si se realiza un sondeo de 60 m en la vertical del punto X, ¿sería surgente?

d) ¿Qué nivel piezométrico se registrará en el sondeo S5?

e) Dibujar un sondeo no surgente en un acuífero confinado del corte.



En el mapa hidrogeológico adjunto se indica la posición de varios pozos (P) y sondeos (S). En la tabla siguiente se proporcionan los datos de cota del terreno (msnm) y profundidad del nivel piezométrico (m) para varios pozos y sondeos.



A partir de los datos que se indican en el mapa adjunto, se pide:



En el mapa adjunto se ha representado la extensión de un acuífero situado en la cuenca baja de un río que desemboca en el mar. Se pide:

a) Trazar las isopiezas de 0, 5, 15, 50 y 100 msnm, y para cotas negativas isopiezas en intervalos de 1 m.

b) Dibujar las líneas de flujo.

c) Identificar las zonas de descarga del acuífero.

d) Calcular el gradiente hidráulico en las zonas A y B. ¿Qué se puede decir del acuífero en esas dos zonas, con arreglo a la aplicación de la ley de Darcy?

Problema P-18.

Dado el vertedero de residuos sólidos representado en el esquema adjunto, a escala horizontal 1:10.000 y vertical 1:1.000, se pide:

a) Delimitar (en planta y en perfil) el enclave de contaminación causado, con arreglo a las concentraciones de Cl

- encontradas en el agua subterránea del entorno del vertedero.

b) Calcular el tiempo mínimo que lleva funcionando el vertedero, sabiendo que la permeabilidad media de los materiales del sustrato es de 50 m/día y su porosidad efectiva del 25%.

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