Hidrogeología (II)
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Ley de DARCY A Q= K A Dh/L = KAi El flujo a través de un medio poroso es proporcional a la pérdida de carga, a la sección considerada y la conductividad hidráulica h L 1 P1/γ 2 ∆h P2/γγ Q = k A h/L Q / A = k h/L Q Q = caudal de agua k = Conductividad hidráulica (permeabilidad) A = sección h/L = pérdida de carga vD = velocidad de Darcy V = velocidad real (intersticial) h1 z1 S L vD = k h/L h2 z2 v = vD / me i = h1 – h2 / L = ∆h / L Pérdida de carga = gradiente hidráulico (i) Conductividad hidráulica: volumen de agua gravífica que percola durante la unidad de tiempo a través de a unidad de superficie de una sección del terreno bajo un gradiente hidráulico igual a la unidad GRADIENTE HIDRÁULICO ∆h i = ∆h / L L h1 Q=kiA h2 Q/A=ki vD = k i K (m/día) Calificación Comportamiento K < 10-2 Muy baja Impermeables 10-2 < k < 1 Baja Acuíferos pobres 1 < k < 10 Media 10 < k < 100 Alta K > 100 Muy alta K h > kv (Kh 10 a 20 veces mayor) Buenos acuíferos v = vD / me 1 TRANSMISIVIDAD (T) Valores de transmisividad T=kb T (m2/día) Calificación estimada T < 10 Muy baja 10 < T < 100 Baja 100 < T < 500 Media 500 < T <1000 Alta T > 1000 Muy alta k = conductividad hidráulica (permeabilidad) b = espesor saturado Q=kiA Si la sección tiene una longitud L y una potencia b igual a la del acuífero: A=H L Q=kHiL La transmisividad es T = k b La ley de Darcy se suele expresar como Q=TiL La transmisividad tiene dimensiones L2 T-1 y unidades de m2/día T (m2/día) = 100 qe = 100 Q(l/seg) / ∆s (m) COEFICIENTE DE ALMACENAMIENTO (S) Volumen de agua que se libera de un volumen prismático de acuífero, de sección unitaria, cuando se desciende el nivel piezométrico un metro En acuíferos libres S = porosidad eficaz (el acuífero se “desatura”) En acuíferos confinados S << porosidad eficaz (el acuífero se “descomprime”) LIBRE CONFINADO Es la suma del agua liberada por el acufíero como consecuencia de la dilatación que ésta sufre al descomprimirse y el agua que cede el terreno al compactarse el armazón por tener que soportar en mayor parte el peso del terreno suprayacente 2 GRADIENTE HIDRÁULICO Valores típicos de S Material acuífero Acuíferos kársticos Calizas Dolomías Acuíferos porosos intergranulares Gravas Arenas Acuíferos kársticos y porosos Calcarenitas Funcionamiento del acuífero STATUS DE ENERGIA Valor de S Libre 0,02 – 0,06 Semiconfinado 10-3 Confinado 10-4 – 5*10-5 Libre 0,05 – 0,15 – z = altura de elevación NP 5*10-4 A P/γ P/γ = carga hidráulica h = potencial total NIVEL PIEZOMETRICO h z Semiconfinado 10-3 Confinado 10-4 Libre Línea equipotencial Nivel de referencia (nivel del mar) h = P/γ + z 0,15 – 0,18 Línea equipotencial: línea vertical en donde h permanece constante Componentes verticales del flujo Zonas de recarga Componentes verticales del flujo Zonas de descarga Lago Mar B Líneas de flujo Líneas equipotenciales Tubería ranurada 3 PIEZOMETRIA PIEZOMETRIA Puntos de observación Pozos Piezómetros: función y características Zanjas, manantiales, ríos • Precisión: nivel de cm • Piezómetros perfectos: ranurados totalmente en la ZS • Piezómetros imperfectos: parcialmente penetrantes o diferencialmente ranurados • Nivel medio • Niveles estático y dinámico • Simultaneidad • Periodicidad Medidas piezométricas Instantáneas, con una sonda de nivel Continuas no registradas, con un limnímetros Continuas registradas, con un limnígrafos Estaciones remotas Variaciones NP • Variaciones estacionales • Tendencias • Variaciones naturales: precipitación, mareas, evapotranspiración • Variaciones artificiales: recarga artificial, bombeos Tiempo SUPERFICIES PIEZOMETRICAS Evolución temporal del nivel piezométrico Piezómetro Plana de Castellón (Zona Moncófar) Nivel piezométrico (msnm) Se representan mediante piezométrica: líneas isopiezas 6 precipitación 4 n.p. 2 0 -2 -4 Fecha 2001 2000 1998 1997 1996 1994 1993 1992 1990 1989 1988 1986 1985 1984 1982 1981 1980 1978 1977 1976 1974 1973 -6 N.P. (msnm) 450 400 350 300 250 200 150 100 50 0 1972 Precipitación (mm) Precipitación (mm) Superficie piezométrica: lugar geométrico de los puntos que señalan la altura piezométrica de cada uno de las porciones de un acuífero referidas a una determinada profundidad. líneas de igual altura Acuífero libre: Superficie freática = superficie piezométrica Acuífero confinado: s.p. más elevada que el techo del mismo Acuífero fisurado / kárstico: superficie discontinua Acuífero con intrusión marina: afectada por la densidad del agua que varía en función de la salinidad 4 MAPAS PIEZOMETRICOS MAPAS PIEZOMETRICOS Se refieren a una fecha dada Equidistancia en función de: PERMITEN: •Precisión de la medida •Precisión de la nivelación •Densidad de las medidas •Gradiente hidráulico •Escala del mapa Trazado de curvas isopiezas 27,6 •Interpolación triangular 27,5 •Interpolación por ordenador 27,2 26,8 •Interpolación interpretativa 27 Trazado de líneas de flujo Análisis morfológico de la superficie piezométrica • Tipos de superficie • Ejes principales del flujo • Perfiles piezométricos • Conocer el sentido del flujo • Régimen de flujo uniforme o no uniforme Estudio de la estructura del acuífero • Diferenciar áreas de recarga y descarga • Identificar divisorias hidrogeológicas • Manifestar relaciones río – acuífero • Mostrar diferencias de parámetros hidrodinámicos Estudio del comportamiento hidrodinámico • Aplicación de la Ley de Darcy Análisis de fluctuaciones piezométricas MAPAS PIEZOMETRICOS MAPAS PIEZOMETRICOS 40 35 30 25 20 15 Q1 = T1 i1 l1 90 10 80 70 Q2 = T2 i2 l2 90 80 5 70 Q1 = Q2 Río Río T1 i1 = T2 i2 70 80 70 90 Mar 80 90 i1 = 30-25 / 1000 = 5 %o i2 = 15-10 / 250 = 20 %o 1000 m 5 Cono de bombeo Límite cerrado Límite abierto MAPA PIEZOMÉTRICO PLANA DE CASTELLÓN -2 2 0 20 10 Divisoria hidrogeológica 50 30 Vaguada de aguas subterráneas 40 0 10 2 0 0 -2 Moncófar -4 0 Mar -10 0 5 10 15 20 25 15 10 20 5 Estudio piezométrico Nivel piezométrico (msnm) -5 2650 2625 2600 PL 201Toluca Toluca 2575 S-I (80 m) S-III (50m) S-V (23m) 2550 1965 1975 S-II (66 m) S-IV (36m) S-VI (12m) 1985 1995 2005 Año Nivel piezométrico (msnm) -5 + + + + 2600 S-I (139 m) S-III (100m) S-V (54m) S-VII (14 m) 2575 S-II (118 m) S-IV (73m) S-VI (41m) 2550 2525 1965 Pl 213 Cruces Cruces 1975 1985 1995 2005 Año 6
