Flujo entre agua subterranea y lagunas
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En esta presentacion basicamente trata de tres metodos de analisis de la interaccion entre aguas subterraneas y lagunas, mediante monitoreo de pozos, piezometros portatiles y medicion de la ...

En esta presentacion basicamente trata de tres metodos de analisis de la interaccion entre aguas subterraneas y lagunas, mediante monitoreo de pozos, piezometros portatiles y medicion de la infiltracion

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Flujo entre agua subterranea y lagunas Flujo entre agua subterranea y lagunas Presentation Transcript

  • Análisis de Interacciónentre Aguas Subterráneas y Lagunas
  • IntroducciónExisten 3 métodos para el análisis de lainteracción entre aguas subterráneas ylagunas:1. Monitoreo de pozos2. Piezómetros Portátiles3. Medición de la Infiltración
  • Monitoreo de PozosEs la medición combinada de la carga hidráulica de lospozos cercanos al cuerpo de agua superficial y el nivelde este último. Como resultado obtenemos el gradientehidráulico.Existen 2 enfoques de este método:• Aproximación por segmentos• Aproximación con redes de flujoLa conductividad hidráulica (K), también necesaria parael cálculo del flujo, se puede obtener de ‘slug tests’realizados en los mismo pozos que se realizaron lasmediciones de carga hidráulica.
  • Monitoreo de PozosAproximación por SegmentosLa ribera de una laguna esdividida en segmentos, elnúmero de ellos dependen de lalocación y el número de pozoscercanos. Cada segmento de laribera está asociado un pozo,conductividad hidráulica, ygradiente hidráulico que seránaplicados a todo el segmento.La longitud de cada segmentomultiplicado por la alturaefectiva del acuífero,corresponderá al área por elque el flujo de agua entra osale de la laguna.
  • Monitoreo de PozosAproximación por SegmentosLa ecuación de Darcy se aplica para calcular el flujo quetranscurre por el plano vertical asociado a cadasegmento. (h1 – h2) Q=K*A* LQ: Flujo entre laguna y agua subterráneaK: Conductividad HidráulicaA: Plano transversal producto de la línea de ribera, m, y la altura efectiva del acuífero,b.h1: Carga hidráulica en el pozoh2: Altura de agua de la lagunaL: Distancia del pozo a la laguna
  • Monitoreo de pozosAproximación por SegmentosAsunciones para el método:1. Toda el agua intercambiada con la laguna, atraviesa un plano vertical ubicado en la línea de ribera ‘m’, que se extiende una profundidad ‘b’. Flujos por debajo de ‘b’ no realizan intercambio con la laguna.2. La dirección del flujo es perpendicular a la línea de ribera.3. El gradiente hidráulico entre el pozo y la laguna es uniforme.4. El acuífero es homogéneo e isotrópico en cada segmento.
  • Monitoreo de PozosAproximación por SegmentosAunque la ecuación de Darcy escomúnmente usada para calcular elflujo entre aguas subterráneas ysuperficiales, el supuesto deprofundidad constante, b, no secumple en las inmediaciones de lalaguna, donde el nivel freático seempina.Bajo estas condiciones es másapropiado utilizar la ecuación deDepuit que permite el aumento de lapendiente: (h12 – h22) Q=K*m* 2Lh1: nivel del acuífero en el pozoh2: nivel del acuífero en el borde de la laguna
  • Monitoreo de PozosAproximación por SegmentosSupuestos de la Ley de Depuit:1. Los sedimentos son homogéneos e isotrópicos2. El flujo del acuífero es paralelo a la pendiente del nivel freático.3. Para pequeñas pendientes las líneas de flujo son horizontales.
  • Monitoreo de PozosAproximación por SegmentosAunque la ecuación de Depuit es más apropiada para las condiciones descritas, elerror obtenido de utilizar la ecuación de Darcy es relativamente pequeño, conrespecto a la incertidumbre de la determinación de la conductividad hidráulica (K).Los errores son pequeños, aún paragrandes gradiente:Por ejemplo, para una gradiente de0.1 y los siguientes valores para unsegmento de 1 metro:h1 = 60 m, h2 = 50 m, L = 100 m, K= 100 m/dFlujo de Depuit = 55 m3/dFlujo de Darcy = 50 m3/d
  • Monitoreo de PozosAproximación por SegmentosEjemplo del método, utilizando la ecuación de Darcy:Conclusión:• Flujo de entrada a la Laguna = 29104 m3/d• Flujo de salida de la Laguna = 29447 m3/d
  • Monitoreo de PozosAproximación con Redes de FlujoEs un método gráfico que calcula el flujo neto en condicioneslaminares, continuas, en un plano bidimensional. Utiliza laecuación de Darcy y la distribución de las líneas de flujo que songeneradas con software.Las redes de flujo, consisten en líneas equipotenciales y las líneasde flujo, ambas perpendiculares entre sí. Un número suficiente delíneas de flujo son dibujados para formar ‘cuadrados’.Las áreas entre las líneas de flujo se les llama ‘streamtubes’.Los intervalos entre las líneas equipotenciales se les llama ‘headdrops’
  • Monitoreo de PozosAproximación con Redes de FlujoUna vez construida nuestras redes de flujo, se aplica lasiguiente forma de la ecuación de Darcy, para aproximarel flujo que sale o entra de la laguna. M∗K∗b∗H Q= nM = número de ‘streamtubes’ a través de la red de flujoH = ‘head drop’ total a través del área de interésn = número de ‘head drops’ equipotenciales en el áreade interés.
  • Monitoreo de PozosAproximación con Redes de FlujoA continuación se presenta un ejemplo deaplicación de este método.Las líneas equipotenciales representanintervalos de carga hidráulica de 10 metros y elflujo total de intercambio con la laguna se da através de 7 ‘streamtubes’. Usando los valores deK=20, b=30, M=7, H=35, n=3.5.Resulta un flujo de entrada, Q = 42000 m3/d.Y un flujo de salida, Q = 42000 m3/d.Estos resultados se diferencian notablementecon los obtenidos en la aproximación porsegmentos. Por lo que se puede inferir que elmétodo de los segmentos puede tener errores silos segmentos no tienen característicasuniformes.
  • Piezómetros PortátilesTambién llamados Potenciomanómetroshidráulicos, son unos dispositivos que constan deuna sonda conectada a un manómetro. Elmanómetro provee una comparación entre el nivelde agua de la laguna y la carga hidráulica debajodel cuerpo de agua, a la profundidad que lapantalla del final de la sonda se coloque.La diferencia de los 2 valores nos permitenconocer la gradiente hidráulica.Llevando la sonda a diferentes profundidades,podemos obtener información de la variabilidad degradiente vertical con la profundidad. Cuando eldispositivo está conectado a un medidor deinfiltración, se puede tener información de laconductividad hidráulica (K) de los sedimentos.Es un dispositivo útil para determinar rápidamentela dirección y magnitud del flujo en lagunas yhumedales.
  • Piezómetros PortátilesEl diseño original de los potenciomanómetrosconsiste de dos tubos de acero anidados. Eltubo interior contiene adherido una pantalla.El tubo exterior sirve de cobertura y protegela pantalla. Una vez sumergida la sonda a laprofundidad deseada, debajo de la interfaseagua-sedimentos, el tubo exterior se abrepara dejar la pantalla expuesta.Para mejorar las mediciones de diferenciasen la carga hidráulica, aplicando vacío en laparte superior del manómetro, el agua esempujada hacia los tubos conectados,cuando el agua esta libre de burbujas y elmenisco es visible, la diferencia entre ambosmeniscos corresponde a la diferencia decarga hidráulica.El dispositivo funciona bien en arenas finas ymateriales gruesos, pero se hace dificilempujar el agua por la pantalla ensedimentos con contenido de limo, arcillas ydepósitos orgánicos.
  • Medición de la Infiltración• Un medidor de la infiltración es el dispositivo comúnmente usado para la medición de flujo de agua a través de la interfase agua-sedimentos.• Las primeras versiones de este dispositivo eran costosas y difíciles de manejar, y estaban diseñadas para medir pérdidas en canales de irrigación.• Lee (1977) desarrolla una nueva versión, de bajo costo, que consiste de un recipiente abierto de 208 litros que tiene adherido una bolsa que contiene un volumen de agua conocido.
  • Medición de la Infiltración• El recipiente es sumergido en el cuerpo de agua y es colocado en el sedimento para contener la infiltración que cruza la interfase sedimento-agua.• El cambio del volumen de agua contenido en la bolsa durante el tiempo de medición, corresponde a la tasa de infiltración por la capa cubierta por el recipiente. Este flujo puede ser expresado como una velocidad de infiltración al dividir por el área correspondiente.
  • Medición de la InfiltraciónCuando las mediciones se hacen en aguas poco profundas, seadiciona a la instalación un tubo vertical de venteo, que permiteque las burbujas de aire no obstruyan el flujo de entrada a labolsa.
  • Gracias por su interés en este tema
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