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FACULTAD DE INGENIERÍA Y ARQUITECTURA ESCUELA ACADÉMICO PROFESIONAL DE INGENIERÍA AMBIENTAL

Aguas subterráneas

CURSO

: hidrología

DOCENTE : Ing. Sánchez Isla Jaime

ALUMNO

: Lesly Estefany Vilcatoma Gavilan

CICLO

: VII

Ayacucho –Perú 2018

Contenido 1

I.

INTRODUCCIÓN ......................................................................................... 4

II.

OBJETIVOS ................................................................................................. 4

III.

MARCO TEÓRICO ...................................................................................... 4

Aguas subterráneas ............................................................................................................ 4 Concepto ................................................................................................................ 4

3.1. 3.2.

La importancia de los acuíferos ........................................................................... 6

3.3.

Tipos de Acuíferos ................................................................................................... 6

3.3.1.

Acuíferos no confinados o acuíferos libres .............................................. 7

1.1.1.

Acuíferos confinados ...................................................................................... 8 Flujo del Agua Subterránea ............................................................................... 9

1.2. 1.2.1.

Porosidad ........................................................................................................... 9

1.2.2.

Rendimiento específico.-................................................................................ 9 Ley de Darcy .......................................................................................................... 9

1.3.

Características intrínsecas del acuífero ......................................................... 12 El medio hidrogeológico ................................................................................... 12 Ley de Darcy ....................................................................................................... 17 Estudio topográfico de la Captación proyecto .............................................. 18 1.4.

Conductividad hidráulica ..................................................................................... 20 Método de campo ............................................................................................... 21

1.4.1.

1.4.1.1.

Método del pozo barrenado ..................................................................... 21

1.4.1.2.

Método del piezómetro ............................................................................. 30

1.4.1.3.

Método del pozo barrenado, invertido .................................................. 31

1.5.

Transmisividad.- ..................................................................................................... 34

1.6.

Coeficiente de almacenamiento (S) ................................................................... 35

1.7.

Captaciones de agua subterránea ..................................................................... 37

1.7.1.

Galerías de captación.................................................................................... 38

1.7.2.

Zanjas y drenes ............................................................................................... 38

1.7.3.

Pozos excavados............................................................................................ 39

1.7.4.

Pozos con drenes radiales........................................................................... 40

1.7.5.

Sondeos ............................................................................................................ 40

1.8.

Criterios para la ubicación de una captación ................................................. 40

1.9.

El estudio de las aguas subterráneas............................................................... 41

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Observaciones de niveles freáticos y piezométricos ........................... 42

1.9.1. 1.10.

Intrusión Marina .................................................................................................. 44

1.10.1.

La extensión de la intrusión marina como una variable decisión. 44

1.10.2.

Medidas alternativas para el control ..................................................... 48

1.11.

Contaminación de las aguas subterráneas ............................................. 53

1.11.1. Mecanismos de introducción y propagación de la contaminación en el acuífero ................................................................................................................... 54 1.11.2.

Fuentes potenciales de contaminación ............................................... 60

Contaminación urbana y doméstica ......................................................................... 60 Residuos sólidos urbanos y domésticos ................................................................ 60 Residuos líquidos urbanos y domésticos ............................................................... 61 Contaminación agrícola................................................................................................ 61 Contaminación industrial ............................................................................................. 62 Contaminación inducida por bombeo (Intrusión) ................................................. 62

IV.

RESULTADOS Y DISCUSIONES ....................................................................... 64

V.

CONCLUSIONES ...................................................................................... 65

VI.

RECOMENDACIÓN................................................................................... 65

VII.

GLOSARIO .................................................................................................... 66

VIII. REFERENCIA BILIBIOGRAFICA............................................................. 68

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I. INTRODUCCIÓN El término de aguas subterráneas se refiere en general a la ocurrencia del agua por debajo de la superficie del suelo. Sin embargo comúnmente se considera solo aquella agua que se encuentra en la zona de saturación. De esta zona proviene el flujo base de todas las corrientes así como el agua que se extrae de pozos por bombeo. El agua percola desde la superficie a las zonas saturadas a través de la zona de aireación o zona no saturada o desde los cauces de los ríos durante los períodos de avenidas. En este tema se tratará los aspectos fundamentales del análisis del flujo en la zona saturada. También se considera el agua en la zona de aireación pero superficialmente. El agua subterránea representa una fracción importante de la masa de agua presente en los continentes y se aloja en los acuíferos bajo la superficie de la tierra. El volumen de las aguas subterráneas es mucho más importante que la masa de agua retenida en lagos o circulante, y aunque menor al de los mayores glaciares, las masas más extensas pueden alcanzar millones de kilómetros cuadrados Las aguas del subsuelo, como las aguas superficiales, provienen de las lluvias. No son independientes unas de otras, sino que, por el contrario, están muy ligadas entre sí. Muchas corrientes superficiales reciben agua del subsuelo y, a su vez, el agua del subsuelo se realimenta de las aguas superficiales. II. OBJETIVOS Dar a conocer los aspectos conceptuales y metodológicos de la hidrología subterránea, así como lo referente a las aguas subterráneas y acuíferos que desempeñan un papel estratégico, cada vez más importante para el desarrollo sostenible, seguridad hídrica en los valles costeros y la seguridad medio ambiental. III.

MARCO TEÓRICO Aguas subterráneas

3.1. Concepto Son las aguas procedentes de las precipitaciones (lluvia, nieve, granizo, etc.) Y del deshielo de las nieve que se infiltra en el terreno a través de las rocas permeables (rocas que dejan pasar líquidos) y que forman la superficie terrestre. Esta agua infiltrada se desplaza por el interior de la tierra lentamente por gravedad (atracción de la tierra) hasta que se encuentra una roca impermeable (que no deja pasar el líquido) y no puede seguir su descenso acumulándose y formando lo que se conoce con el nombre de acuífero. Si tuviéramos que definir un acuífero diríamos que es un volumen subterráneo de roca y arena que contiene agua. Las aguas dulces representan el 6 % de la totalidad del agua del planeta, y de ellas las aguas subterráneas son el 4,3 %. Son un gran recurso hídrico, ya que puede extraerse el agua para consumo, por medio de pozos, aunque puede

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hallarse contaminado, por fertilizantes o pesticidas, por lo cual las aguas subterráneas requieren una revisión especializada antes de ser usada.

Veamos un esquema de las condiciones del agua subterránea

Es necesaria la presencia de un estrato impermeable (1). Las corrientes superficiales pueden ser afluentes (2) o efluentes (3). Debajo de la superficie, los poros del suelo contienen agua y aire en .cantidades variables'; es la zona vados a (4); en ella la presión es menor que la atmosférica. Después de una lluvia el agua puede moverse hacia abajo a través de esta zona de aireación; una parte del agua que penetra es retenida por fuerzas de capilaridad y fuerzas moleculares; el resto sigue bajando hasta la zona de agua subterránea (5); allí la presión es mayor que la atmosférica y el agua escurre siguiendo las leyes de la hidráulica. El nivel superior del agua del subsuelo constituye el nivel freática (6). A ese nivel se presenta un cordón capilar (7), en el cual los poros del suelo

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contienen agua que ha ascendido desde el agua subterránea por la acción capilar. 3.2. La importancia de los acuíferos Se puede apreciar por los siguientes hechos: 

  

Son las únicas fuentes confiables de suministro de agua en las regiones áridas y semiáridas del país, las cuales ocupan dos terceras partes del territorio nacional. Suministran el agua que requiere el 70% de la población del país. Satisfacen las demandas de agua del 50% de la industria. Sustentan el riego de dos millones de hectáreas, prácticamente la tercera parte de la superficie total bajo riego. En muchos países, los acuíferos constituyen una reserva estratégica de agua que solo se emplea en casos de emergencia. Independientemente de que los acuíferos se utilicen en situaciones de emergencia o como una fuente continua de suministro de agua, como ocurre en nuestro país, es importante evitar su sobreexplotación, es decir, que el agua extraída de ellos sea mayor a la de su recarga. Es necesario también evitar su contaminación, ya que un acuífero contaminado difícilmente se puede recuperar, por lo que se debe tener cuidado de no verter al suelo sustancias que pudieran infiltrarse al acuífero y afectar en forma negativa su calidad. El problema de la sobreexplotación de los acuíferos en el país es cadavez más grave: en 1975 eran 32 los acuíferos sobreexplotados,núm ero que se elevó a 80 en 1985 y a 104 en el año 2004; de hecho, el 60% del agua subterránea que se emplea en el país proviene de acuíferos sobreexplotados. Este fenómeno origina que el agua del subsuelo se encuentre profundid ades cada vez mayores, lo que incrementa sus costos de extracción e incluso la vuelve incosteable para ciertos usos, impactando al desarrollo y economía de la región. También puede traer como consecuencia el movimiento de agua con calidad desfavorable hacia el acuífero, imposibilitando su uso. Ejemplo de ello lo constituye la sobreexplotación de los acuíferos cercanos a la costa, lo que provoca el arrastre de agua con altos contenidos de sal hacia el acuífero, e impide que el agua sea empleada a menos que sea tratada, lo cual resulta poco costeable para usos como la agricultura. A este efecto se le llama intrusión salina.

3.3. Tipos de Acuíferos Las formaciones que contienen y transmiten agua del subsuelo reciben el nombre de acuíferos. Los tipos principales son 2: no confinados y confinadas

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3.3.1. Acuíferos no confinados o acuíferos libres

Los acuíferos no confinados son como verdaderos lagos subterráneos en material poroso; como no hay restricción en la parte superior el nivel freático es libre de subir y bajar (figura 5.3). Muchas veces estos acuíferos alimentan corrientes superficiales y lagos.

El flujo es libre como en los canales; la línea de energía es siempre descendente en el sentido del flujo; el nivel freático sigue más o menos las mismas variaciones de la superficie. El espesor e alcanza valores que varían desde unos cuantos metros hasta cientos de metros. Una formación como la representada en la figura 5.1 constituye un acuífero no confinado. Si se perforan pozos de observación hasta el estrato impermeable, el lugar geométrico de los niveles alcanzados es el nivel freático

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1.1.1. Acuíferos confinados

Son acuíferos comprendidos entre dos estratos impermeables (figura 5.4). El flujo es a presión, como en las tuberías.

En vez de un nivel freático se tiene ahora un nivel piezométrico. La línea de energía, Como en el caso de los acuíferos no confinados, se confunde prácticamente con el nivel piezométrico debido a que la altura de velocidad del agua es muy pequeña.

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Los acuíferos confinados presentan las ventajas de conducir el agua a grandes distancias y entregar el agua por encima del nivel del acuífero, y las desventajas de tener áreas de recarga relativamente pequeñas, rendir menos agua y provocar asentamientos del terreno en los lugares de extracción (pozos de bombeo). 1.2. Flujo del Agua Subterránea Porosidad y rendimiento específico.- Son dos propiedades importantes de los acuíferos. 1.2.1. Porosidad.- Definida como la relación del volumen de vacíos al volumen total, mide la capacidad de una formación para contener agua. La porosidad varía desde valores muy altos en las arcillas (45%) hasta valores muy bajos en las formaciones con grandes cavidades o cavernas. Una alta porosidad no indica que el acuífero rendirá grandes volúmenes de agua a un, pozo. 1.2.2. Rendimiento específico.- Es el volumen de agua, expresado como un porcentaje del volumen total del acuífero, que drenará libremente o por gravedad del acuífero. 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 acuíferos económicamente más importantes son los depósitos de arenas y de gravas. Ver tabla 5.1.

1.3. Ley de Darcy La Ley de Darcy describe, con base en experimentos de laboratorio, las características del movimiento del agua a través de un medio poroso. La ley de Darcy es válida en un medio saturado, continuo, homogéneo e isótropo y cuando las fuerzas inerciales son despreciables (Re