HIDRÁULICA DE POZOS

Objetivos:

• Describir los tipos de acuíferos.• Fundamentar la filtración hacia pozos• Fundamentar la filtración hacia pozos•Analizar la sensibilidad de los parámetros que intervienen en el caudal extraído del pozo•Comentar el efecto de las barreras hidrogeológicas en el movimiento del agua hacia el pozo.

CARACTERÍSTICAS DE LOS ACUÍFEROS

nivel freático

franja capilar

zona casi saturada

zona subsaturada

p< pa

zona saturada

p> pa

capa impermeable

TIPOS DE ACUÍFEROS

• Acuíferos: estructuras geológicas subterráneas permeables, susceptibles de almacenar y transmitir el agua el agua

• Acuitardos. Capaces de almacenar el agua en cantidades muy importantes, pero la trasmiten con dificultad

TIPOS DE ACUÍFEROS

• Acuicludos. Pueden almacenar agua en grandes cantidades pero no la transmiten. Se drenan con mucha dificultad dificultad

• Acuifugos. Formaciones que no almacenan ni transmiten agua (rocas compactas).

CAPA

CIDA

D DE

ALMAC

ENAR

CAPACIDA

D DE

DREN

AR

CAPA

CIDA

D DE

TRAN

SMITIR

FORM

ACIONE

S

CARA

CTER

ÍSTICA

S

LAS FORMACIONES GEOLÓGICAS FRENTE AL AGUA

CAPA

CIDA

D DE

ALMAC

ENAR

CAPACIDA

D DE

DREN

AR

CAPA

CIDA

D DE

TRAN

SMITIR

FORM

ACIONE

S

CARA

CTER

ÍSTICA

S

LAS FORMACIONES GEOLÓGICAS FRENTE AL AGUA

CAPA

CIDA

D DE

ALMAC

ENAR

CAPACIDA

D DE

DREN

AR

CAPA

CIDA

D DE

TRAN

SMITIR

FORM

ACIONE

S

CARA

CTER

ÍSTICA

S

LAS FORMACIONES GEOLÓGICAS FRENTE AL AGUA

ACUÍFEROS

ACUITARDOS

ACUIFUGOS

ACUICLUDOS

ALTA

ALTA

ALTA

NULA

Gravas, arenas, calizas

Limos, arenas finas y arcillosas

Arcillas

Granitos, Neis,mármoles

ALTA

BAJA

NULA

NULA

ALTA

MEDIA/BAJA

MUY BAJA

NULA

CAPA

CIDA

D DE

ALMAC

ENAR

CAPACIDA

D DE

DREN

AR

CAPA

CIDA

D DE

TRAN

SMITIR

FORM

ACIONE

S

CARA

CTER

ACUÍFEROS

ACUITARDOS

ACUIFUGOS

ACUICLUDOS

ALTA

ALTA

ALTA

NULA

Gravas, arenas, calizas

Limos, arenas finas y arcillosas

Arcillas

Granitos, Neis,mármoles

ALTA

BAJA

NULA

NULA

ALTA

MEDIA/BAJA

MUY BAJA

NULA

CAPA

CIDA

D DE

ALMAC

ENAR

CAPACIDA

D DE

DREN

AR

CAPA

CIDA

D DE

TRAN

SMITIR

FORM

ACIONE

S

CARA

CTER

ACUÍFEROS

ACUITARDOS

ACUIFUGOS

ACUICLUDOS

ALTA

ALTA

ALTA

NULA

Gravas, arenas, calizas

Limos, arenas finas y arcillosas

Arcillas

Granitos, Neis,mármoles

ALTA

BAJA

NULA

NULA

ALTA

MEDIA/BAJA

MUY BAJA

NULA

CAPA

CIDA

D DE

ALMAC

ENAR

CAPACIDA

D DE

DREN

AR

CAPA

CIDA

D DE

TRAN

SMITIR

FORM

ACIONE

S

CARA

CTER

Fuente: Alfredo Iglesias López

ACUÍFERO SUPERFICIALBIEN ALIMENTADO ∆∆∆∆h

NP Inicial (ambos acuíferos)

TIPOS DE ACUÍFEROS SEGÚN SU ESTRUCTURA Y FUNCIONAMIENTO

Acuífero semiconfinado con goteo vertical

ACUÍFERO SUPERFICIALBIEN ALIMENTADO ∆∆∆∆h

NP Inicial (ambos acuíferos)

TIPOS DE ACUÍFEROS SEGÚN SU ESTRUCTURA Y FUNCIONAMIENTO

Acuífero semiconfinado con goteo vertical

BIEN ALIMENTADO

FORMACIÓNSEMIPERMEABLE

ACUÍFERO INFERIORCON ESCASA O NULARECARGA

b

∆∆∆∆h

k'

RECARGA DEL ACUÍFERO INFERIOR POR GOTEO VERTICAL

NP Final del inferior

BIEN ALIMENTADO

FORMACIÓNSEMIPERMEABLE

ACUÍFERO INFERIORCON ESCASA O NULARECARGA

b

∆∆∆∆h

k'

RECARGA DEL ACUÍFERO INFERIOR POR GOTEO VERTICAL

NP Final del inferior

Fuente: Alfredo Iglesias López

ACUÌFERO LIBRE

ξ

Rrp

nivel freático inicial

Q

nivel freático bombeo

I

z

hp

ξp

H

ξr

hr

r r

Qr

ACUÍFERO CONFINADO

ξr

rp

nivel piezomético inicial

Q

nivel piezomético

z

H

hr

r

e

nivel piezomético

en el bombeo

r

Figura 10. Tipos de acuíferos y niveles piezométricosFigura 10. Tipos de acuíferos y niveles piezométricos

Fuente: Alfredo Iglesias López

HIPÓTESIS DE DUPUIT

usM

pocillo

observación θz

ds

dxz

dz

superficie

equipotencial

x

(b)

Qxhx

b x(a)

ux

θφsenK

ds

dzK

ds

dKu

s−=−=−= 2

2

1hKhhK

b

Q ∇−=∇−=

Propiedades elásticas del acuífero

acuicludo

suelo

A B

σ

acuífero

A BM

A B

σ' p

acuífero

p+= 'σσ dpdd += 'σσdpddpdd −=+== ';'0 σσσ

ALMACENAMIENTO DEL ACUÍFERO

VS a

∆=

Almacenamiento específico

N.P.

N.P. - 1 m

1 m

N.P.

N.P. - 1 m

1 m

N.P.

N.P. - 1 m

1 m

pVS

t∆

=0

∆∆∆∆h=∆∆∆∆Va/(S0 ∆∆∆∆Vt)

IMPERMEABLE

IMPERMEABLE

ACUÍFERO

Espesorb

1 m

1 m

IMPERMEABLE

IMPERMEABLE

ACUÍFERO

Espesorb

1 m

1 m

IMPERMEABLE

IMPERMEABLE

ACUÍFERO

Espesorb

1 m

1 m

Fuente: Alfredo Iglesias López

ALMACENAMIENTO DEL AGUA

60 %

50 %

40 %

30 %

porosidad

10-3

arcilla

10-2

limo

10-1 100

arena

101

grava

102

guijarro

20 %

10 %

Tamaño mediano de partícula (mm)

retención específica

rendimiento específico

V

RENDIMIENTO ESPECÍFICO

tiempo

Ec. fundamental del movimiento del agua en un acuífero

I

t

X

Z I

qx qx+dx

nivel freático

dh

t

t + dt

qy+dy

(a) (b)

x x + d x

h(x+d x, y, t + d t)h(x,y,t)

t+dt

dx

X

Y

dy

h

capa impermeable

qy

t

h

T

V

T

I

y

h

x

h

∂∂=+

∂∂+

∂∂

2

2

2

2

T= K hm

t

h

K

V

K

I

y

hh

yx

hh

x

t

hVI

y

hhK

yx

hhK

x

∂∂=+

∂∂

∂∂+

∂∂

∂∂

∂∂=+

∂∂

∂∂+

∂∂

∂∂

;

ecuación de Boussinesq

[ ]

=xzxyxx

kkk

kkk

k

hgradkv −=

EC. DARCY EN MEDIO ANISÓTROPO

[ ]

=

zzzyzx

yzyyyx

kkk

kkkk

tensor k (tres componentes vectoriales,nueve componentes escalares)

EC. DARCY EN MEDIO ANISÓTROPO

z

hk

y

hk

x

hkv xzxyxxx ∂

∂∂∂

∂∂ −−−=

hk

hk

hkv

∂∂∂ −−−=z

hk

y

hk

x

hkv yzyyyxy ∂

∂∂∂

∂∂ −−−=

z

hk

y

hk

x

hkv zzzyzxz ∂

∂∂∂

∂∂ −−−=

EC. DARCY EN MEDIO HOMOGÉNEO E ISÓTROPO

MEDIO HOMOGÉNEO: K no varía en el espacioMEDIO ISÓTROPO: K igual en todas las direcciones

Kxx = Kyy = Kzz = K

02

2

2

2

2

2

=++z

h

y

h

x

h

∂∂

∂∂

∂∂

Ecuación de LAPLACE

Régimen permanente. Medio homogéneo e isótropo. Ausencia fuentes y sumideros)

Grupo sumergido

Grupo motobomba en elCampo de Prácticas

Grupo motobomba en elCampo de Prácticas

Grupo motobomba en elCampo de Prácticas

Impulsión desde depósito cuyo nivel

depende del gasto

ψS

H

pahf

hf

ζ(Q)

ψB

Q

H(Q)

ζpa

ζ(Q)

z

ζ0