AGUAS SUBTERRANEAS

FACULTAD DEINGENIERIA CIVILAGUAS SUBTERRANEASPresentado a:INTRODUCCINEl agua subterrnea se encuentra debajo del suelo entre grietas y espacios que hay en la tierra, incluyendo arena y piedras.

El rea donde se acumula el agua en las grietas se llama la zona saturada. La parte de arriba de esta rea se le conoce como el nivel fretico.

El agua subterrnea se acumula en capas de tierra, arena y rocas conocidas como acuferos. La velocidad a la que el agua se mueve depende del tamao de los espacios en las capas y de la conexin entre stos.

Los acuferos consisten tpicamente de gravilla, arena, arenilla y piedra caliza. Estos materiales son permeables porque tienen poros grandes que permiten que el agua fluya con mayor rapidez.TIPOS DE ACUFEROSLas formaciones que contienen y transmiten agua del subsuelo reciben el nombre de acuferos. Los tipos principales son 2: no confinados y confinadas.1. ACUFERO NO CONFINADOLos acuferos no confinados son como verdaderos lagos subterrneos en material poroso; como no hay restriccin en la parte superior el nivel fretico es libre de subir y bajar (figura). Muchas veces estos acuferos alimentan corrientes superficiales y lagos.

2. ACUFERO CONFINADO.Los acuferos confinados, cautivos, a presin o en carga son aquellos cuerpos de agua que se acumulan en la roca permeable y estn encerrados entre dos capas impermeables.En estos acuferos el agua est sometida a una presin mayor a la de la atmsfera y ocupa todos los poros y huecos de la formacin geolgica saturndola totalmente. No existe zona no saturada

ALIMENTACION Y DESCARGA1. ALIMENTACION.Se describir en un acufero no confinado.El agua del subsuelo se alimenta de las lluvias, ya sea directamente o indirectamente a travs de las corrientes superficiales y lagos. El agua de lluvia sufre primero intercepcin debido a la vegetacin, y almacenamiento en las depresiones del terreno y en la zona vadosa. Del resto, una parte sufre escorrenta y otra llega eventualmente a la zona de agua subterrnea. Quiere decir que slo las lluvias prolongadas de fuerte magnitud alimentan el agua del subsuelo.2. DESCARGA.El agua del subsuelo en exceso de la capacidad del acufero se descarga de dos maneras: por evapotranspiracin, cuando el cordn capilar llega a los sistemas radiculares de la vegetacin y por salida superficial, si el nivel fretico intersecta la superficie del terreno.FLUJO DEL AGUA SUBTERRANEA1. POROSIDAD Y RENDIMIENTO ESPECIFICO1.1- POROSIDAD. Definida como la relacin del volumen de vacos al volumen total del terreno que los contiene, mide la capacidad de una formacin para contener agua.

1.2- RENDIMIENTO ESPECIFICO.Es el volumen de agua, expresado como un porcentaje del volumen total del acufero, que drenar libremente o por gravedad del acufero. Es siempre menor que la porosidad porque una parte del agua es retenida por fuerzas capilares y moleculares. Las arcillas, aunque tienen una alta porosidad, rinden poca agua a los pozos debido a esas fuerzas. Los acuferos econmicamente ms importantes son los depsitos de arenas y de gravas.

TABLA - PORSIDAD Y RENDIMIENTO ESPECIFICO

2. LEY DE DARCY.esta ley describe el movimiento del agua de la zona saturada a travs del suelo.La ecuacin de Darcy se expresa:velocidad aparente del agua

V = velocidad aparente del aguaKp = coeficiente de permeabilidad de Darcy conductividad hidrulica, tiene las mismas unidades que VS = pendiente de la lnea de energa, prcticamente igual a la pendiente de la lnea piezometrica, no tiene unidades.Velocidad real:

Kp depende de las propiedades del liquido y del medio poroso, y se puede expresar como:

VALORES DE Kp Y K, PARA DIFERENTES MATERIALES3. TRANSMITIVIDAD.

Llamando Y al espesor del acufero y B a su ancho, se puede escribir:

El producto Kp . Y se reemplaza muchas veces por un nico trmino T que representa la transmisividad del acufero. Sus dimensiones son L2 /T, por ejemplo m2/da. Si Kp se expresa en unidades meinzer, T resulta en gal/da/pie. Se deduce que:1 m2 /da = 80.5 gal/da/pie.

Unidades:(1 meinzer = 0.0408 m/da)(1 Darcy = 0.987 x 10-8cm2)

2.1 DETERMINACION DE LA PERMEABILIDADHay dos formas de determinar el valor de Kp de un determinado suelo: en el laboratorio y en el campo.a) En el laboratorio se usan los permemetros.La principal dificultad del mtodo se presenta al colocar la muestra de suelo no consolidado en su estado natural y la principal des ventaja es la incertidumbre de la representatividad de la muestra con respecto al acufero en su conjunto.

b) En el campo se usa un pozo de ensayo.Este mtodo hace uso de los conceptos inherentes a la hidrulica de pozos y permite obtener la permeabilidad promedio en una rea extensa alrededor del pozo de bombeo. El flujo en pozos es tratado en el siguiente apartado.APLICACIN DE LA LEY DE DARCYEl nivel del agua subterrnea, en un piezmetro a 300 m de distancia del canal, queda 0.50 m por debajo del nivel del agua en dicho canal. El estrato impermeable est a 10 m por debajo del nivel del agua en el piezmetro. Asumiendo Kp = 3 m/da, calcular las prdidas de agua por filtracin a travs de las paredes y el fondo del canal.

FLUJO EN POZOS DE BOMBEOFLUJO PERMANENTE.Supongamos un acufero confinado (figura), un pozo principal de bombeo y dos pozos de observacin a las distancias R1, R2 del pozo principal. El nivel piezomtrico es inicialmente horizontal; cuando se bombea se produce un cono de depresin, porque para que haya flujo tiene que haber un gradiente; la disminucin genrica del nivel (z) se llama abatimiento.

Para abatimientos pequeos rigen las hiptesis que hacen aplicablela ecuacin de Darcy. El caudal hacia el pozo, a la distancia x, es:

Los acuferos no confinados el procedimiento es muy similar (ver figura)

En caso de que el nivel fretico tenga una pendiente inicial, se aplican las mismas frmulas teniendo cuidado de (figura):a) usar 4 pozos de observacin, dos a cada lado del pozo principal,en la direccin de la pendiente;b) usar para d1, d2' los promedios respectivos.

FLUJO NO PERMANENTE.Se define constante de almacenamiento del acufero, S, al volumende agua desplazada del acufero por unidad de rea horizontal ypor unidad de cada de la superficie piezomtrica.

FLUJO NO PERMANENTEACUREROS CONFINADOS.Formula de Theis.

Zr = abatimiento, en mQ = caudal de bombeo constante en m3/diaT = transmisibilidad en m3/dia/m m2/dia.W(u) = funcion de pozo de u,

t = tiempo, en das, desde la inicializacin del bombeo, hasta que se produce el abatimiento Zr.S = constante de almacenamiento del acufero, s/ur = distancia en m, desde el pozo de bombeo al pozo de observacin.

CALCULOS DE LOS ABATIMIENTOS.Calculo de T y S.

En estas dos ecuaciones se ve que son constantes.La relacin debe ser similar a W(u) y u.

ACUFEROS NO CONFINADOS.

La solucin de la ecuacin para acuferos no confinados se dificulta porque T cambia con t y r, conforme baja la superficie fretica durante el bombeo. Tambin puede suceder que sean significativas las componentes verticales del flujo, invalidando las hiptesis de flujo unidimensional y uniforme. Para abatimientos pequeos, sin embargo, la solucin de Theis y su mtodo grfico pueden seguir utilizndose para acuferos no confinados.