Pozos de inyección profunda: Recarga artificial de ... · Unidades de análisis ... Diseño de instrumentos y pruebas ... Pozos de inyección profunda:

Pozos de inyección profunda: Recarga artificial de acuíferos con aguas pluviales en el AMG.

Luis Ignacio Vanegas Espinosa

Introducción

Metodología

Resultados y discusión

Introducción Metodología Resultados y discusión

Introducción

Metodología




Antecedentes del proyecto

Agenda 21Tecnologías innovadoras

-Suministro idóneo-Funciones hidrológicas




En México no hay buena gestión hídrica.

13 millones de mexicanos sin servicio de agua potable

12 millones sin drenaje

Acuíferos: fuente de abastecimiento del 60% de la población

15% de los acuíferos están siendo sobreexplotados





Problemáticas

◉Inundaciones

◉En el 2015 causaron la muerte de nueve personas y pérdidas económicas de aproximadamente mil millones de pesos (Castillo, 2016).

◉Sobreexplotación de acuíferos

◉Déficit de suministro de agua



Problemáticas

◉Inundaciones

◉En el 2015 causaron la muerte de nueve personas y pérdidas económicas de aproximadamente mil millones de pesos (Castillo, 2016).

◉Sobreexplotación de acuíferos

◉Déficit de suministro de agua



Objetivo general

Estudiar la viabilidad de la inyección profunda como estrategia para la recuperación de acuíferos y la reducción de inundaciones en el AMG. .


Propuesta

Fuente: CONAGUA (2014) Fuente: Escalante (2005)





Experiencias de Recarga Artificial de Acuíferos en el mundo

Infiltración por extensiónFiltración inducidaRecarga por pozosModificación en caucesRecolección de agua de lluvia y escurrentía


Oportunidad de abonar a una major gestion


Geología

Aprovechamiento

De aguas pluviales

Disminuyendo inundaciones


Tema de investigación


Al hablar de que la geología de algunas zonas del AMG hago referencia a 3 características principalmente:

1. Profundidad del estrato rocoso:





2. Coeficiente de permeabilidad: Saborío (1995) 4.1 x 10m/s. Zamudio, Vargas & Ochoa (2016) Permeabilidad más alta: 2.73 x 10 m/s Permeabilidad más baja: 3.66 x 10 m/sPermeabilidad promedio: 1.47 x 10 m/s

-3

-3

-3

-5





3. Suelo seco con buena permeabilidad




Aprovechamiento de aguas pluviales

942mm de precipitación anual (Comisión Nacional del Agua, 2000).

Sin embargo, lejos de aprovecharse, el agua de lluvia genera inundaciones que traen las consecuencias comentadas anteriormente.




Geología

Aprovechamiento

De aguas pluviales

Disminuyendo inundaciones


Objetivo general

Estudiar la viabilidad de la inyección profunda como estrategia para la recuperación de acuíferos y la reducción de inundaciones en el AMG. .


Introducción

•Problemáticas:•Inundaciones•Sobreexplotación de acuíferos

•Déficit de suministro de agua

Metodología



•Oportunidades:•Aprovechamiento de agua de lluvias

•Recarga artificial de acuíferos

•Otra fuente de abastecimiento de agua

•Características AMG::•Precipitación anual de 942mm

•Geología con potencial para infiltración (profundidad estrato rocoso, permeabilidad y estratos secos)

Introducción

Metodología




Hipótesis


La construcción de pozos de inyección profunda abonará a la recarga de acuíferos, al aprovechamiento de las aguas pluviales y a la disminución de las inundaciones en el AMG


Modelo operacional


Hidrología superficial

Geo hidrología


Unidades de análisis





Geohidrología





Diseño de instrumentos y pruebas



Geo hidrología


◉Microcuencas y escurrimientos

◉Volumen de escurrimientos.


𝑄𝑝 = 0.278𝐶𝑖𝐴

𝑡𝑐𝑠 = 0.0003245𝐿

𝑆

.77






Geo hidrología


◉Estrato promedio y características físicas de los diferentes tipos de suelo de dicho estrato



Pozos de inyección profunda: Recarga artificial de acuíferos con aguas en el AMG.




Geo hidrología


◉Capacidad de infiltración de un pozo de inyección profunda



Introducción

Metodología



•Unidades de análisis:

•Hidrología superficial

•Geohidrología

•Pozo de inyección profunda

•Productos:•Escurrimientos, microcuencas y volumen de escurrimientos

•Estrato promedio y características físicas de los tipos de suelo

•Capacidad de inyección de un pozo de inyección profunda de ciertas dimensiones

Introducción

Metodología



Determinación de escurrimientos y microcuencas









0° a 1°

1° a 3°

3° a 5°

5° a 15°

<15°
















Tipo de superficie

Área (km²) Ci Ci x Ai

(km2)

Casa habitación

10.289 0.70 7.2023

Parques 1.28 0.25 0.32Totales 11.569 - 7.5223

𝑄𝑝 = 0.278𝐶𝑖𝐴

◉Determinación de caudal máximo con el método racional

𝐶𝑝𝑜𝑛𝑑𝑒𝑟𝑎𝑑𝑜 =Σ 𝐶𝑖 ∗ 𝐴𝑖

Σ𝐴𝑖

𝐶𝑝𝑜𝑛𝑑𝑒𝑟𝑎𝑑𝑜 =7.5223 𝑘𝑚2

11.569 𝑘𝑚2= 0.65




𝑄𝑝 = 0.278𝐶𝑖𝐴

◉Determinación de caudal máximo con el método racional

𝑡𝑐𝑠 = 0.0003245𝐿

𝑆

.77

𝑡𝑐𝑠 = 0.00032456,790𝑚

.0447 𝑚 𝑚

.77

= 0.958 𝒉

𝑡𝑐𝑠 es igual a 57.48 min

periodo de retorno de 5 años

i=56.238 mm/h

𝑄𝑝 = 0.278 ∗ 0.65 ∗ 56.238𝑚 𝑚 ℎ ∗ 11.569𝑘𝑚2

= 𝟏𝟏𝟕. 𝟓𝟕 𝒎𝟑 𝒔

Estratigrafía de la microcuenca del Chicalote



Estrato Valor de permeabilidad, K (m/s)

SP 2.7𝑥10−3

SM 8.0𝑥10−4

Basalto 1.16𝑥10−8

Resultados del modelado de infiltración



SP

SM




0

10

20

30

40

50

60

70

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14

H (M

)TIEMPO (DÍAS)

Condiciones de frontera

H=35

H=45

H=55

H=65






0 25,000 50,000 75,000

100,000 125,000 150,000 175,000 200,000 225,000 250,000 275,000 300,000 325,000

0.5

1.5

2.5

3.5

4.5

5.5

6.5

7.5

8.5

9.5

10.5

11.5

12.5

13.5AL

MAC

ENAM

IEN

TO A

CU

MU

LAD

O (M

³)

TIEMPO (DÍAS)

Volumen acumulado

H=35

H=45

H=55

H=65

0

25,000

50,000

75,000

100,000

125,000

150,000

175,000

200,000

225,000

250,000

275,000

0.5

1.5

2.5

3.5

4.5

5.5

6.5

7.5

8.5

9.5

10.5

11.5

12.5

13.5

ALM

ACEN

AMIE

NTO

AC

UM

ULA

DO

(M³)

TIEMPO (DÍAS)

Modificación en el radio del pozo

Radio 0.10m másgrande








0.000.050.100.150.200.250.300.350.400.450.500.550.600.650.700.750.800.850.900.951.001.051.101.15

0.5

1.0

1.5

2.0

2.5

3.0

3.5

4.0

4.5

5.0

5.5

6.0

6.5

7.0

7.5

8.0

8.5

9.0

9.5

10.0

10.5

11.0

11.5

12.0

12.5

13.0

13.5

14.0

GAS

TO IN

FILT

RAD

O (M

³/S)

TIEMPO (DÍAS)

Gasto infiltrado El valor máximo

de gasto de

infiltración es de

1.067 m3/s y

ocurre al inicio

del proceso de

infiltración. El

valor mínimo de

gasto de

infiltración es de

.1944 m3/s a los

14 días de

infiltración

continua

Discusión de resultados



Periodo de retorno de 5 años e intensidad de lluvia de 56.238mm/h: caudal máximo deescurrimiento de 117.57 m³/s.

Cada pozo de inyección profunda puede infiltrar el 0.9% del mayor escurrimiento quepuede ocurrir cada 5 años.

La microcuenca del Chicalote: profundidad de la roca, poca pendiente, inundaciones, nivelestático que denota un fuerte abatimiento de las aguas subterráneas.




Es importante resaltar que en el proceso de inyección profunda el diámetro del pozo norepresenta una mayor modificación ni al gasto de infiltración ni al volumen total infiltrable.Siendo así la profundidad y ubicación del pozo la variable más importante para hacer máseficiente cada pozo de inyección profunda.

Los sistemas de inyección profunda en la microcuenca del Chicalote son un elemento quepermite la infiltración y abonar a la reducción de la sobreexplotación del acuífero,aprovechando una fuente de agua muy importante como lo son las pluviales y,construyendo un sistema formado por aproximadamente 50 pozos, es posible reducir lasmáximas inundaciones a presentarse en 5 años a la mitad de su expresión actual.

El costo de cada pozo realizado en la estratigrafía tipo es de $1’056,000 ya incluido elequipo de monitoreo.

◉|




Es de suma importancia atender el sistema de pretratamiento para evitar infiltrarcontaminantes a las aguas subterráneas.

Este trabajo comprueba que un sistema de recarga artificial a través de pozos deinyección profunda es una tecnología que permitirá una mejor gestión del aguasubterránea y se espera que de paso a un nuevo paradigma en el que el aguapluvial sea aprovechada para resolver los problemas que se han abordado aquí

Para poder lograr esto es necesario realizar una prueba piloto que permita elmonitoreo del comportamiento del agua subterránea y del proceso de recarga enprofundidad, permitiendo calibrar modelos numéricos para su futura aplicación endistintos puntos de la ciudad.

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