Influencia de los pozos en aguas subterraneas

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El desarrollo economico y la gestion eficiente del sistema de agua subterraneas requieren el entendimiento de la influencia de los pozos en el sistema de aguas subterraneas.

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Influencia de los pozos en aguas subterraneas

  1. 1. Influencia de pozos en aguas subterráneas
  2. 2. Respuesta de acuíferos a la presencia de pozosEl desarrollo económico y la gestión eficiente del sistemade agua subterráneas requieren el entendimiento de lainfluencia de los pozos en el sistema de aguassubterráneas.La respuesta de los acuíferos depende de:1. La velocidad de expansión del cono de depresión causada por el bombeo, que depende de la transmisividad y el coeficiente de almacenamiento.2. La distancia que existe del pozo a las zonas de descarga que pueden ser reducidas.3. La distancia que existe del pozo a las zonas de recarga que se pueden ver incrementadas.
  3. 3. Respuesta de acuíferos a la presencia de pozosAntes de la existencia de pozos, en condicionesnaturales, la descarga en aguas subterráneas es igual ala recarga.
  4. 4. Respuesta de acuíferos a la presencia de pozosLas diferencias entre descarga y recargadeterminan un cambio en el almacenamiento (∆S).Entonces, la salida (Q) del bombeo conlleva a unareducción en el almacenamiento.
  5. 5. Respuesta de acuíferos a la presencia de pozosCon el tiempo el cono de depresión se va expandiendo, ypuede alcanzar un área de descarga, reduciendo el gradientehidráulico y la velocidad de descarga natural.
  6. 6. Respuesta de acuíferos a la presencia de pozosEn cambio, si el cono de depresión se expandehacia una zona de recarga, el gradiente hidráulicoaumentará.Si en condiciones naturales existe más aguadisponible de la que el acuífero pueda almacenar, elaumento en el gradiente hidráulico permitirá unamayor recarga y por lo tanto el crecimiento delcono de depresión será menor.
  7. 7. Respuesta de acuíferos a la presencia de pozosSi los pozos de bombeo se encuentran cercanos a cursos deagua o su producción es lo suficientemente prolongada, ladescarga puede detenerse y por el contrario, el cuerpo deagua superficial empezará a aportar al agua subterránea. Estaconsideración es importante cuando el curso de agua essalobre o contiene algún tipo de contaminación.
  8. 8. Respuesta de acuíferos a la presencia de pozosDeterminar el almacenamiento y evaluar el movimiento ydirección de contaminantes en el agua subterránea requiere elconocimiento de:1. La posición y espesor de los acuíferos y capas confinantes.2. La transmisividad y el coeficiente de almacenamiento de los acuíferos.3. Las características hidráulicas de las capas confinantes.4. La ubicación y naturaleza de los bordes de los acuíferos.5. La ubicación y cantidad de salidas de agua subterránea.6. La ubicación, tipos y cantidad de contaminantes .
  9. 9. Pruebas en Acuíferos www.gidahatari.com
  10. 10. Pruebas de acuíferosLas pruebas en acuíferosconsisten en el análisis delcambio en las cargas hidráulicascon respecto al tiempo debido albombeo de pozos.Estas pruebas consisten enbombear un pozo a un flujoconstante en un periodo de variashoras a varios días, y medir elcambio en las cargas hidráulicade pozos de observacióndistribuidos a diferentesdistancias del pozo de bombeo.
  11. 11. Pruebas de acuíferosLas pruebas en acuíferosrequieren:1. La determinación de la carga hidráulica antes del bombeo(tendencia regional).2. Bombeo constante controlado.3. Mediciones precisas de la carga hidráulica, a tiempos conocidos y tanto en el periodo de abatimiento como en el periodo de recuperación.
  12. 12. Pruebas de acuíferosAl principio, el descenso en lacarga hidráulica es rápido, peroa medida que el bombeocontinua y el cono de depresiónse expande, la velocidad deabatimiento es menor.En condiciones ideales, durantela etapa de recuperación(cuando se ha detenido elbombeo) la velocidad deascenso en la carga hidráulicaes la misma que en el procesoanterior .
  13. 13. Pruebas de acuíferosAdemás de las pruebas de bombeo a velocidad constantemencionadas anteriormente, existen métodos analíticos ymodelos numéricos que incluyen pruebas con infiltración a travésde capas confinantes, para el caso de acuíferos confinados.Estos métodos permiten el análisis tanto para pruebas en pozosverticales y pozos horizontales o drenes.
  14. 14. Pruebas de acuíferosDurante las pruebas de bombeo, los conos de depresiónexperimentan cambios en la forma del cono y en la velocidad deabatimiento. Conforme el cono de depresión migra hacia zonasexteriores al pozo, su forma (y, por lo tanto, su gradientehidráulico a diferentes puntos del cono) cambia.Al inicio del bombeo, nos referimos a un cono de depresión conforma inestable.
  15. 15. Pruebas de acuíferosDespués de un tiempo de iniciado el bombeo, la forma del cono dedepresión empieza a tomar una forma estable, primero en el pozode bombeo y luego cada vez a mayores distancias.
  16. 16. Pruebas de acuíferosSi el bombeo continúa el tiempo suficiente para incrementar larecarga o para disminuir la descarga y equilibrar la velocidad debombeo, el cambio en la carga hidráulica se detiene y se puededecir que el cono de depresión toma una forma estable.
  17. 17. Pruebas de acuíferosLas pruebas que incluyenvarios pozos de observaciónson las más efectivas, sinembargo, se puede obtenerinformación valioso de lospozos de producción si esque no se cuenta con pozosde observación disponibles.Para analizar la información,es importante entender lanaturaleza de la disminuciónen la carga hidráulica en unpozo de bombeo.
  18. 18. Pruebas de acuíferosLa disminución total de la cargahidráulica (st) consta de 2componentes:La disminución de cargahidráulica del acuífero (sa)La disminución de la cargahidráulica que ocurre mientrasel agua se mueve del acuíferohacia el pozo (sw)
  19. 19. Pruebas de acuíferosLa disminución total de la cargahidráulica (st) será igual a: St = sa + sw St = BQ + CQ2Donde:Sa = disminución de la cargahidráulica en el radio específico delpozo.Sw = pérdida del pozoQ = flujo de bombeoB = factor relacionado a lascaracterísticas hidráulicasC = factor relacionado a lascaracterísticas del pozo.
  20. 20. Pruebas de acuíferos St = sa + sw St = BQ + CQ2Como C es constante, y la prueba se realiza a flujo constante, eltérmino CQ2 se considera constante.Como resultado, la pérdida del pozo (sw) incrementa la pérdidatotal de carga hidráulica, pero no afecta la velocidad de cambio dela misma con el tiempo.
  21. 21. Interferencias entre Pozos www.gidahatari.com
  22. 22. Interferencias entre PozosCuando existen pozos cercanos, el bombeo de uno puede causaruna disminución del nivel potenciométrico de otros. Entonces, ladisminución de este nivel es igual a la suma del causado por elpozo y la disminución causada por pozos cercanos.
  23. 23. Interferencias entre PozosCuando dos pozos cercanos, bombean agua subterránea al mismotiempo existe una división en el nivel potenciométrico del acuífero.
  24. 24. Interferencias entre PozosEn cualquier punto del acuífero afectado por un pozo de recarga yuno de descarga, el cambio en el nivel potenciométrico es igual ala diferencia entre el nivel producido por la recarga y la descarga.
  25. 25. Interferencias entre PozosEl flujo de bombeo máximo es directamente proporcional a ladisminución del nivel potenciométrico disponible.Para acuíferos confinados este nivel disponible es la distancia entreel nivel de agua antes del bombeo y el techo del acuífero.Para acuíferos no confinados el nivel disponible es considerado el60% del espesor del acuífero saturado.
  26. 26. Interferencias entre PozosLa disminución en el nivel potenciométrico (s) es función de: Q,t s= T,S,r2donde:Q = flujo de bombeoT = transmisividadS = coeficiente de almacenamientor = distancia del pozo al puntoPara un grupo de pozos bombeados con el mismo flujo y en elmismo periodo de tiempo, la interferencia entre pozos esinversamente proporcional a la distancia de los mismos (r2), porello se evita la interferencia entre pozos construyéndolos a lo largode una línea en lugar de disponerlos dentro de un circulo en elpatrón de grillado.
  27. 27. Condiciones de Borde www.gidahatari.com
  28. 28. Condiciones de bordeUna de las suposiciones de la ecuación de Theis ( y en muchosde otras ecuaciones fundamentales del flujo de aguasubterránea) es que el acuífero que se está estudiando es deextensión infinita.No es obvia esta suposición ya que en ninguna zona delmundo existe un acuífero de esas características.
  29. 29. Condiciones de bordeSin embargo, algunos acuíferos son raramente extensos, y,debido al bombeo no se afecta significativamente la recarga ola descarga por varios años.Más agua bombeada es proveniente de del almacenamientode agua subterránea; como consecuencia, los niveles de aguadisminuyen por muchos años.Todos los acuíferos son limitados en ambos direcciones tantoen la vertical como en la horizontal.
  30. 30. Condiciones de bordePor ejemplo, los límites en la dirección vertical pueden incluiral nivel freático, el plano de contacto entre cada acuífero ycada capa de confinamiento, y el plano marcado del nivel másbajo de la zona de aberturas interconectadas. En otraspalabras, la base del sistema de agua subterránea.
  31. 31. Condiciones de borde• Hidráulicamente, los límites del acuífero son de dos tipos: límites de recarga y limites impermeables.• Un límite de recarga es un límite que se origina a lo largo de las líneas de flujo.• En otras palabras esto quiere decir, como un límite es, bajo ciertas condiciones hidráulicas sirve como recarga en un acuífero.• Un ejemplo de los límites de recarga se incluyen zonas de contacto entre un acuífero y un flujo peremne que completamente ingresa al acuífero o al océano.
  32. 32. Condiciones de bordeUn límite impermeable se refiere a un límite en las líneas deflujo que no se cruzan.Esta condición existe en acuíferos denominados comomateriales “impermeables”.Un ejemplo de esto, se el contacto entre un acuíferoconstituido por arena y una capa adyacente lateralmentecompuesta de arcilla.
  33. 33. Condiciones de bordeLa posición y naturaleza de los límites del acuífero son deimportancia critica en muchos problemas de aguasubterránea, incluyendo el movimiento y transporte decontaminantes y la recuperación del acuífero debido a laextracción de agua.Depende de la dirección del gradiente hidráulica, un flujo, porejemplo, puede ser el contaminante o el destino delcontaminante
  34. 34. Condiciones de bordeLos límites laterales dentro del cono de depresióntienen un efecto profundo en la reposición de unacuífero debido a las extracciones por bombeo.Para analizar, o predecir, el efecto de un límitelateral, es necesario hacer que el acuífero deje deser visto como una superficie infinita.Este paso es complicado porque hay que emplearpozos imaginarios y la teoría de imágenes semuestra en la imagen 1 y 2.
  35. 35. Condiciones de bordeFigura 1 Figura 2
  36. 36. Condiciones de bordeEn tanto se puede observar la vista en planta y perfil,algunas pozos imaginarios se usan para compensar,hidráulicamente, para los efectos tanto de recarga y losefectos producidos por limites impermeables.Las características claves de un límite de recargaproducidas por la extracción de un acuífero que noproduce disminución en los niveles de agua a través dellímite.Un flujo perene en contacto estrecho con un acuíferorepresenta un límite de recarga porque el bombeo delacuífero induce una recarga al flujo de corriente.
  37. 37. Condiciones de bordeEl efecto hidráulica de un límite de recarga puede serduplicado suponiendo que un pozo de recarga imaginarioexiste en el dado del límite opuesto al pozo real dedescarga. El agua es inyectada en el pozo imaginario a la mismataza y al mismo tiempo de que es extraída del pozo real,se presenta una vista en planta en la figura 1, las líneasde flujo se originan en el límite, y las líneasequipotenciales paralelas al límite de un punto cerradodel pozo de bombeo (real).
  38. 38. Condiciones de bordeLa característica clave de un límite impermeable es que alagua no lo cruce.Este límite, algunas veces definido como “limite de no flujo,”se asemeja a la división del nivel freático o de la superficiepotenciométrica de un acuífero confinado.El efecto de un límite impermeable pude duplicarse por lasuposición de que la descarga en el pozo imaginario estápresente en todo el lado del límite opuesto del pozo real dedescarga.
  39. 39. Condiciones de bordeLa extracción de agua en el pozo imaginario a la misma tasa yperiodo de tiempo que en el pozo real. Las líneas de flujotienden a ser paralelas al límite impermeable, y las líneasequipotenciales se intersecta en ángulo recto.La teoría de un pozo imaginario es una herramienta esencialen el diseño de campos de pozos cercanos a los limites unacuífero. De esta manera, sobre la base de minimizar ladisminución de los niveles de agua, se aplican las siguientescondiciones:• Los pozos de bombeo deben localizarse paralelos y lo más cercano posible a los límites de recarga.• Los pozos de bombeo deben ser localizados perpendicularmente y tan cerca como sea posible a los límites impermeables.
  40. 40. Condiciones de bordeLa figura (1) (2) ilustra el efecto de los límitesindividuales y muestra como los efectos hidráulicos soncompensados por el uso de pozos imaginarios.Se asume en estas imágenes que otros límites son tanlejanos que tienen un efecto despreciable sobre lasáreas presentadas.En muchos lugares, los pozos de bombeo se venafectados por dos o más límites.Un ejemplo es un acuífero aluvial compuesto por arena yun borde de grava en un lado de un corriente perene (unlímite de recarga) y por el otro lado está compuesto poruna capa de roca impermeable (un límite impermeable).
  41. 41. Condiciones de bordeA primera vista, estas condiciones de limites no sepueden satisfacer con solo un pozo imaginario derecarga y descarga.Se necesitan más pozos imaginarios, como se muestraen la imagen (3), para compensar el efecto queproducen los pozos imaginarios en los límites opuestos.Debido a que cada nuevo pozo imaginario se ha añadidoa la matriz de efectos al límite opuesto, es necesarioadicionar más pozos hasta que las distancias en loslímites sean tan grandes que los efectos se vuelvaninsignificantes.
  42. 42. Condiciones de bordeImagen 3
  43. 43. Ensayos afectados por Limites Laterales www.gidahatari.com
  44. 44. Ensayos afectados por limites lateralesCuando un acuífero es conducido está localizado cerca de unlímite lateral de un acuífero, los datos del descenso de losniveles de agua se obtienen de la curva tipo de Theis y de lalínea recta que se genera con el método de Jacob.Los efectos hidráulicos de límites laterales se supone, porconveniencia analítica, que es debido a la presencia de otrospozos.Por lo tanto, un límite de recarga tiene el mismo efecto sobrelas disminuciones del nivel de agua como una recargaimaginara situada a través del límite a la misma distancia dellímite del pozo real.
  45. 45. Ensayos afectados por limites lateralesEl pozo imaginario se supone que opera al mismo tiempo y ala misma taza de bombeo que el pozo real, similarmente, enun límite impermeable esto tiene el mismo efecto en eldescenso de los niveles fe agua como un pozo imaginario dedescarga.Para analizar el efecto de los datos de un ensayo en acuíferospor cualquier límite de recarga o un límite impermeable.Los datos del rápido descenso en el nivel de agua en los pozosde observación, cerca del pozo de bombeo no pueden serafectados por el límite.
  46. 46. Ensayos afectados por limites lateralesEstos datos, se pueden, entonces, muestran solamente losefectos del pozo real y pueden ser usados para determinar latransmisividad (T) y el coeficiente de almacenamiento (S) deun acuífero.En el método de Theis, la curva tipo es comparada con losprimeros datos, y un “punto de comparación” se seleccionapara calcular los valores de T y S. La posición del la curva tipo,en la zona donde el descenso en los niveles de agua de lacurva tipo, es trazada sobre los datos. Imagen (1) (3).
  47. 47. Ensayos afectados por limites lateralesImagen (1) Imagen (2)
  48. 48. Ensayos afectados por limites lateralesEl trazo de la curva tipo muestra cuando el descenso de losniveles de agua pueden ser graficados, si no existe algúnefecto de límites.Las diferencias en los descensos, entre los datos graficados yel trazo de la curva tipo muestran los efectos del límite delacuífero.La dirección en cada descenso a partir de la curva tipo que enla dirección de cualquiera de las detracciones en mayordisminución del nivel del agua o menor descenso muestra eltipo de límite.
  49. 49. Ensayos afectados por limites lateralesEl descenso mayor que se está definiendo por eltrazo de la curva tipo indica la presencia de unlímite impermeable porque, como se señaló anteriormente, el efecto de cada limite puede ser duplicadocon un pozo imaginario de descarga (1).Por el contrario un límite de recarga causa unadescenso de los niveles de agua que pueden sermás pequeños que los definidos por el trazo de lacurva tipo.(3)
  50. 50. Ensayos afectados por limites laterales Imagen (3)
  51. 51. Ensayos afectados por limites lateralesEn el método de Jacob, el descenso de los nivelescomienza a lo largo de la grafica en una línea rectadespués de la prueba que se ha llevado acabo por algúntiempo (2) (4)El tiempo de cada línea recta grafica inicialmentedepende de los valores de T y S del acuífero y delcuadrado de la distancia entre los pozos deobservaciones, y el pozo de bombeo.
  52. 52. Ensayos afectados por limites laterales Imagen (4)
  53. 53. Gracias por su interés en este tema
  54. 54. Para mayor información sobre nuestra empresa puede revisar los siguientes vínculos: MEDIO MINERÍA CONSULTORÍA CAPACITACIÓN CARRERAS AMBIENTE Filtración de Centrales Hidrogeología enCaudal ecológico Desafío relaves hidroeléctricas minería Cambio Diseño de Modelamiento SIG en la Oportunidades climático coberturas numérico gestión de R.H. Balances Sistemas de Modelamiento Drenaje de mina Nuestro equipo hídricos monitoreo MODFLOW Monitoreo de Bioremediación Asentamiento Modelamiento Misión y visión calidad hídrica de relaves por bombeo hidrológico Monitero de Redes de Contacto cuencas monitoreo Gidahatari

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