1. William S. LUDWICK, PG #5645 Lima, Perú
HIDROLGIA GLOBAL Noviembre 2015
el FLUJO de AGUA
SUBTERRANEA

2. Objetivos generales de la Charla
Brindará un panorama del
• Régimen de aguas subterráneas
• La interacción con el agua
superficial
• La importancia de la
conceptualización de la
hidrogeología
 Para que los profesionales
involucrados pueden tomar las
mejores decisiones en el diseño y
instalación de pozos y piezómetros.

3. PIEZÓMETROS DE MONITOREO Y LA CALIDAD DE
AGUA SUBTERRÁNEA

4. Modelo conceptual del Ciclo de Agua Superficial
Precipitación
Evaporación
Infiltración
Transpiración
Escorrentía
Flujo subterránea
vertical y lateral –
hacia el acuífero ó
manantiales

5. ¿Dónde esta el agua subterránea?
En los acuíferos sedimentarios el agua se encuentra entre los granos de la arena ó la
grava - imagínate un balde lleno con grava - ¿Dónde va el agua?
En los acuíferos rocosos, el agua se encuentra rellenado las fisuras ó fracturas – la
mayoría del agua esta en las fracturas con un porcentaje pequeño dentro de la
matriz.
En la foto los
perforistas han
cortado una falla
abierta la cual era
lleno de agua. Antes
de la falla la roca era
casi seco.

6. Acuíferos Libres y Acuíferos Confinados
Acuífero libre es conectado a la atmosfera a través de la zona no saturada
Acuífero confinado tiene un sello por arriba; el sello puede ser un acuitardo ó un
acuicludo.
En los acuíferos libres hablamos sobre la Napa freática: la superficie del agua debajo la
superficie.
En los acuíferos confinados hablamos sobre el Nivel piezométrica.

7. ¿Cómo fluye el agua subterránea – porque se mueve?

8. La ecuación principal del flujo de agua subterránea en medios
saturados, en condiciones transitorias, en un acuífero confinado
heterogéneo, aniso-trópico; con la solución de esta obtiene la carga
hidráulica, h (x, y, z, t)
La solución de esta ecuación describe el valor de la carga hidráulica
en cualquier punto del campo de flujo tri-dimensional por tiempo; es
decir, en condiciones transitorias.
¿Cómo fluye el agua subterránea – porque se mueve?

9. Condiciones de estado estacionario
La ecuación para un acuífero no-confinado homogéneo, isotrópico
(acuífero libre con napa freática) en medios saturados, en condiciones
estáticas (sin cambios por tiempo), la solución esta mas simple:
La solución de esta ecuación describe el valor de la carga hidráulica
en cualquier punto del campo de flujo tri-dimensional.
Ecuación en condiciones transitorias, no condiciones de estado estacionario.

10. La solución a la ecuación en 2-D describe el flujo de agua subterránea
en las direcciones vertical y horizontal.

11. Flujo en términos de Engería Potencial
Este diagrama muestra piezómetros en un acuífero homogéneo, no confinado; los
piezómetros ilustran el potencial piezométrico y la dirección del flujo de agua
subterránea.
Nota que en este
caso, el nivel de
agua estática en
los piezómetros no
es lo mismo que
la napa freática;
en este caso, los
piezómetros están
abiertos solamente
sobre un tramo
corto en la parte
inferior.

12. Caso especial: Condiciones artesianos
están causadas por dos condiciones:
1. Control geológico
2. Control topográfico
Lo mas conocido es control geológicos
Pero lo mas común es el control topográfico

13. Ejemplo de condiciones artesianos causadas
por condiciones geológicas.

14. Diagrama que ilustra el control topográfico que conducen a pozos
artesiano.
Para un acuífero no-confinado la Carga Hidráulica tiene dos partes:
Altura y Presion hT = hA + hP
La relación fundamental para
describir el flujo de agua en un
acuífero libre:
HT = HA + HP
Carga es la suma de cota
topográfica + presión de poros
Donde HA es la elevación del
punto de medida y
HP es la presión de poros
resultado de la columna de agua
por encima de este punto.HA
HP

15. Elaboración de un modelo conceptual del agua subterránea
La infiltración no usado por la vegetación ó no perdido a la
evaporación fluye por abajo a través de la zona no saturado
hacia la zona saturada.
Esta agua forma la recarga al acuífero profundo. Esta agua
puede ser almacenada en los acuíferos libres ó confinados.

16. Modelo Conceptual
Preparar un modelo conceptual puede ser simple ó complicado, depende del
propósito para el que se esté construyendo y los datos disponibles.
Para una línea base, con una red a gran escala, no se necesita un nivel de detalle
muy preciso. Si se trata de un programa de vigilancia, esa preparación tiene
que tener un equilibrio entre de la escala y los datos disponibles.
Los componentes
principales para
establecer un modelo
conceptual incluyen los
datos de:
 la topografía,
 la hidrología,
 la hidrogeología y
 la hidroquímica.

17. Modelo Conceptual del Flujo del Agua en una Mina
TAJO ABIERTO Botadero de
Desmonte

18. Dato Piezométrica en planta – Isohipsas y direcciones del Flujo

19. Análisis de Niveles Piezométricos

20. Diseño detallado de piezómetros
El diseño y tipo del piezómetro determinará la
precisión de los datos y tiene implicaciones a
las muestras de la calidad de agua
a) A. Sección ranurando corto – monitorear
intervalo especifico; acuíferos que no
tienen mucho cambio en el tiempo.
b) B. Sección ranurado largo – monitorear el
promedio de las características del
acuífero; monitorear el descenso del nivel
freática durante desagüe de la mina
c) C. Solo un punto – obtener datos preciso:
calidad del acuífero; medir la presión de
poros; VW sensores de cuerda vibrante

21. Piezómetros de Monitoreo y la Calidad de Agua Subterránea
Sección vertical de un acuífero hipotética para
ilustrar el efecto de los componentes verticales
del flujo en piezómetros con filtros largos

24. Gracias por tu atención - ¿Preguntas?

25. Es el flujo del agua subterránea lo cual esta responsable del transporte de solutos
dentro de acuíferos. La velocidad del flujo de aguas subterráneas puede
expresarse de manera más simple por:
Donde:
Kx es la conductividad hidráulica de la formación en la dirección de flujo (x),
dh/dx es el gradiente hidráulico, y
n es la porosidad efectiva de la formación.

26. Términos de los hidrogeólogos:
Acuífero – formación geológica que permite que circule el agua relativamente rápida
y con facilidad, ej: arenas, gravas, roca bien fracturada como la arenisca de LLN ó
la toba con alteración cuarzo-alunita en Pierina
Acuitardo – una formación saturada pero que el agua circula muy lentamente,
ej –arcillas, limolitas, lutitas
Acuicludo - una formación saturada pero no permite que el agua circule;
ej – granito sin alteración ó no fracturado
Agua aislada – agua subterránea colgada arriba un acuitardo de arcilla, limolita ó
lutita
Conductividad Hidráulica (K) (permeabilidad) – unidades de la Velocidad (cm/dia)

27. Los supuestos Dupuit para Flujo en Acuíferos No Confinado
 sostiene que el agua subterránea fluye horizontalmente en un acuífero no
confinado y
 que la descarga de aguas subterráneas es proporcional al espesor del acuífero
saturado.
Este requiere que el nivel freático sea relativamente plana y que el agua subterránea
sea hidrostática es decir, las líneas equipotenciales son verticales.
La consecuencia de estas suposiciones es que:
La descarga Q = - K * h * dh/dx.
En esta relación, h = la carga piezométrica en la napa freática y también el espesor
del acuífero saturado.