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• Cesar Jhonny Alvarado Romero

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ESTUDIO HIDROGEOLÓGICO PARA LA LOCALIZACION Y DISEÑO DE DOS POZOS CON FINES DE RIEGO, UBICADO EN EL FUNDO LOS PALTOS , DISTRITO DE VISTA ALEGRE, PROVINCIA DE CASMA, DEPARTAMENTO DE ANCASH

CONTENIDO 2.2

Prospección geofísica 2.2.1 2.2.2 2.2.3 2.2.4 2.2.5 2.2.6 2.2.7

Introducción Objetivos Características del sondeo eléctrico vertical–SEV. Volumen de trabajo y equipo utilizado Trabajo de gabinete Resultados Secciones geoeléctricas 2.2.7.1 2.2.7.2

Sección geoeléctrica longitudinal A – A’ Sección geoeléctrica longitudinal B – B’

ANEXOS RELACIÓN DE FIGURAS 1

Corte geoeléctrico longitudinal A – A’

2

Corte geoeléctrico longitudinal B – B’

RELACIÓN DE CUADROS 1 2 3

Resistividades del agua y rocas Ubicación de los SEV en coordenadas UTM WGS 84 Resultados de la interpretación cuantitativa de los sondeos eléctricos verticales- SEVs

04

Unidades u horizontes geoelèctricos de las secciòn A-A’

05

Unidades u horizontes geoelèctricos de las secciòn B-B’

ESTUDIO HIDROGEOLÓGICO PARA LA LOCALIZACION Y DISEÑO DE DOS POZOS CON FINES DE RIEGO, UBICADO EN EL FUNDO LOS PALTOS , DISTRITO DE VISTA ALEGRE, PROVINCIA DE CASMA, DEPARTAMENTO DE ANCASH

RELACIÓN DE MAPAS 01

Ubicación del área de estudio.

02

Geología

03

Ubicación de sondeos eléctricos verticales – SEV y cortes geoeléctricos

04

Resistividades del horizonte permeable.

05

Isopacas o espesores del horizonte permeable.

06

Isobatas o espesores totales de los depósitos inconsolidados o sueltos.

2.2 PROSPECCIÓN GEOFÍSICA 2.2.1 Introducción La Prospección Geofísica es una de las principales actividades que se realiza en todo estudio hidrogeológico, cuyo resultado ha permitido obtener en forma indirecta las condiciones geoeléctricas del subsuelo en el área investigada. Existen dos maneras de investigar el subsuelo sin tener que proyectar observaciones geológicas de superficie: pozos y geofísica. El método geofísico utilizado en el presente trabajo fue el eléctrico a través de sondeos eléctricos verticales-SEV, cuyo resultado permitirá determinar en forma indirecta a partir de la superficie del terreno, la distribución de las distintas capas u horizontes geoeléctricos que conforman el subsuelo en dirección vertical. El método eléctrico utilizado en el presente estudio de resistividades, permite la caracterización del subsuelo en clarea de estudio, para lo cual se ejecutó e interpretó seis (06) SEV. Dentro de la metodología empleado destaca el procedimiento de curvas de campo, además de la elaboración de 02 perfiles o secciones geoeléctricos realizado de acuerdo a la distribución de los puntos de sondeo. Se generaron mapas de contorno que permitirán tener una aproximación de las principales estructuras geológicas, así como la distribución de las resistividades en el subsuelo, esto para poder asociarlas con las posibles litologías presentes. 2.2.2 Objetivos: La prospección eléctrica tiene los siguientes objetivos: • • • • •

Procesar las curvas de campo de cada uno de los SEV realizados. Interpretar cuantitativamente, obteniendo valores de resistividad verdadera y espesores de los estratos. Correlacionar lateralmente los SEV a través de la creación de secciones de resistividad verdadera. Elaborar mapas de resistividad verdadera que permitirá observar el comportamiento de las resistividades en diferentes profundidades. Analizar los resultados para determinar las áreas más adecuadas para realizar la perforación de un pozo tubular. 2.2.3 Características del Sondeo Eléctrico Vertical –SEV

En sondeo eléctrico vertical-SEV, consiste en introducir corriente continua al terreno mediante un par de electrodos llamados de emisión o de corriente A y B, cuya respuesta o sea la diferencia de potencial producido por el campo eléctrico se mide en otro par de electrodos denominados de recepción o de potencial M y N. Es posible calcular la resistividad del medio según: p = K.∆V / I Donde: p = Resistividad del medio, en Ohm-m. ∆V= Diferencia de potencial, en mV, medida en los electrodos M y N. I = Intensidad de corriente en mA, medida en los electrodos A y B. K= Constante geométrica que depende de la distribución de los electrodos, m.

En los sondeos con configuración electródica Schlumberger, que es el que se utilizó en el presente trabajo, los electrodos están alineados y conservan simetría con respecto al punto central o punto SEV, debiendo cumplirse que el MN sea menor que 1/3 AB. Al aumentar la distancia entre los electrodos de emisión de corriente, aumenta su profundidad de penetración y también va cambiando las resistividades aparentes. Estos valores son ploteados inicialmente en papel bilogarítmico obteniéndose como resultado una curva, a partir de la cual, mediante diversas técnicas, es posible determinar las resistividades verdaderas y los espesores que las diferentes capas bajo el punto de investigación. De esta manera, se llega a conocer el corte geoeléctrico del subsuelo. En el SEV con configuración Schlumberger, los electrodos M y N permanecen fijos mientras A y B se aleja, hasta que el valor de la diferencia potencial (∆V) sea tan pequeño que obligue a aumentar el MN. Estos saltos se corrigen para la interpretación, así como también, a veces hay necesidad de suavizar la curva de resistividades aparentes obtenida en campo. El método ha sido ideado para estructuras constituidas por capas homogéneas paralelas con extensión lateral muy grande, lo cual no se cumple en la realidad, presentándose adelgazamientos o desapariciones de las capas, así como también se presenta variaciones laterales de resistividad.

Por ello y debido a otras limitaciones del método los resultados obtenidos presentan un margen de error que podría llegar normalmente más menos + - 10% del valor determinado en la interpretación. Si la estructura es compleja este error aumenta y podría ser tan grande que se aleja mucho de lo real. Por ello, es necesario que los resultados obtenidos sean correlacionados con las investigaciones geológicas y datos de perforaciones establecer con mayor precisión la estructura del subsuelo en el área de estudio. Algunas circunstancias desfavorables para la aplicación de los SEV son las irregularidades del relieve tanto superficial como del subsuelo, la presencia de una capa superficial de muy alta resistividad que dificulta la penetración de la corriente eléctrica, el relativo pequeño espesor de las capas de profundidad y, las heterogeneidades laterales. El Cuadro Nº 01 muestra las resistividades eléctricas de algunos medios.

CUADRO Nº 01 RESISTIVIDADES DEL AGUA Y ROCAS Tipo de agua y roca Agua del mar Agua de acuíferos aluviales Agua de fuentes Arenas y gravas secas Arenas y gravas con agua dulce Arenas y gravas con agua salada Arcillas Margas Calizas Areniscas arcillosas Areniscas cuarcíticas Cineritas, tobas volcánicas Lavas Esquitos grafitosos Esquitos arcillosos o alterados Esquitos sanos Gneis, granito alterados Gneis, granitos sanos

Resistividad (Ohm-m) 0,2 10 – 30 50-100 1.000 - 10.000 50 – 500 0,5 – 5 2 – 20 20 -100 300 - 10,000 50 – 300 300 - 10,000 50 – 300 300 - 10,000 0,5 – 5 100 – 300 300 - 3,000 100 - 1,000 1,000 - 10,000

*Parasnis D.S 1970: Principios de Geofísica Aplicada

2.2.4 Volumen de trabajo y equipo utilizado En el área investigada se han ejecutado 08 Sondeos Eléctricos Verticales - SEV, con tendidos de líneas de emisión AB/2 hasta de 500 m, siendo sus avances de esta línea: 4, 6, 8, 10, 12, 14, 16, 20, 30, 40, 50, 60, 80, 100, 120, 160, 200, 250 y 300 metros. Las coordenadas UTM (WGS 84) de los SEV se muestran en el Cuadro Nº 02 CUADRO N° 02 Ubicación de los SEV en coordenadas UTM -WGS 84 SEV Coordenadas UTM WGS-84 Norte (m) Este (m) 1 275185 8681875 2 275237 8681848 3 275091 8681930 4 275123 8681949 5 275196 8681893 6 275245 8681869

El Mapa Nº 03 muestra la ubicación de los SEVs y las secciones geoeléctricas. Equipo utilizado La información de campo fue obtenida mediante un Georesistivímetro con alta impedancia de entrada y rangos de

lectura que van desde 1 a 3000 tanto para la diferencia de potencial en milivoltios, como para la corriente en miliamperios. El equipo utilizado en la ejecución de los SEV está conformado por un transmisor de corriente continua (potencia de salida: 200 watts y un voltaje: 600 voltios) y un receptor, que presentan las siguientes características y/o especificaciones técnicas. • Circuito de medición que anula las eventuales potenciales espontáneas naturales (corriente parásita). • Fuente de alimentación, mediante baterías en serie con un máximo de salida de 500 voltios. El equipo ha efectuado medidas del potencial (MV) de diferentes rangos de 0.2 a 1000 voltios, en corriente continua y, medidas de intensidad (i) de 02 a 10 amperios en corriente continúa. Como accesorios se utilizó 2 bobinas con cables AB de 500.00 m de longitud cada uno, 2 bobinas con cables MN de 60.00 m cada uno, un GPS, 10 electrodos acerados y 4 radios. 2.2.5 Trabajo de gabinete La información de los sondeos eléctricos verticales-SEV obtenida en campo, ha sido procesada e interpretada inicialmente mediante la comparación interactiva con curvas Patrón de Ernesto Orellana y Harold M. Mooney y posteriormente, mediante un software especializado de resistividad eléctrica: IPI 2WIN. La información de los SEV obtenidos en campo ha sido procesada e interpretada cuantitativa y cualitativamente con el fin de distinguir los parámetros en forma bidimensional: el espesor y la resistividad de los horizontes que lo conforman y, la profundidad en que yacen. Los resultados de la interpretación de los SEV se muestran en el cuadro de resultados que permitirá generar las secciones geoeléctricas en la zona prospectada y a su vez, estos valores obtenidos fueron contrastados con la información geológica cuyo resultado reflejará las características geológicas y estructurales del lugar investigado.

Vista Fotografica N° 02 En la presente vista, observamos al personal técnico ejecutando los trabjos de prospección geofísica mediante los Sondeos eléctricos en el Fundo Los Paltos.

2.2.6 Resultados El resultado se presenta en el Cuadro Nº 03 en donde se muestra los valores de las resistividades y espesores verdaderos de las diferentes capas que conforman el subsuelo en el área de estudio. Las curvas de campo y su interpretación se muestran en el Anexo. CUADRO Nº 3 RESULTADOS DE INTERPRETACIÓN CUANTITATIVA DE LOS SONDEOS SEV SEV Nº 1 2 3 4 5 6

CAPA GEOELÉCTRICA

UNIDADES R=Resistividad (ohm.m) h=Espesor (m) R=Resistividad (ohm.m) h=Espesor (m) R=Resistividad (ohm.m) h=Espesor (m) R=Resistividad (ohm.m) h=Espesor (m) R=Resistividad (ohm.m) h=Espesor (m) R=Resistividad (ohm.m) h=Espesor (m)

2.2.7

1

2

3

4

5

26.9 1.2

62.1 4.66

31.6 26.8

19.9 61.7

210

17.9 4.03 17.8 3.2 18.6 3.44 27.54 1.253 14.2 4.4

39.7 18.2 168 3.57 146 4.63 65.05 3.485 36.9 15.9

17 7.46 29.4 31.8 37.7 37.6 32.94 25.62 20.1 10.3

4.9 103 9.26 119 14.9 112 21.43 58.09 5.84 99.2

60

6

7

8

225 214 130.5 154

Secciones geoeléctricos Con los resultados de la interpretación de los sondeos eléctricos verticales-SEV, se ha elaborado dos (02) secciones geoeléctricas, cuyo análisis permitirá inferir y conocer las características y condiciones geoeléctricas de los diferentes horizontes que conforman el subsuelo en el área investigada. Las secciones geoeléctricas se describen a continuación: 2.2.7.1 Seccion geoeléctrico longitudinal A-A’ (Ver Fig. Nº 01). La sección tiene una longitud total de 169.00 m con una orientación de Noroeste –sureste y está constituido por los SEV 3, 1 y 2. La mayor profundidad de investigación en esta sección se observa en el SEV 3 con 157.00 m. El análisis y correlación de los datos permitió establecer las unidades u horizontes geoeléctricos siguientes: Primer horizonte

Es la más somera y está representado por granos o clásticos finos, en estado seco. Presenta resistividades entre 17.8 a 26.8 Ω.m. Alcanza espesores de 1.2 a 4 m. Segundo horizonte Se interpreta a partir de los 1.20 m a 4.00 m de profundidad. Presenta resistividades medias de 29.4 a 39.7 Ω.m (SEV 2) con espesores de 18.20 m a 31.80 m que en su conjunto que esta unidad se encuentra en estado saturado. Representa al acuífero u horizonte permeable saturado Tercer horizonte Se interpreta a partir de los 29.20 a 38.50 m de profundidad. Presenta resistividades bajas a muy bajas; 4.9 a 10.1 Ω.m que correspondería a granos finos : arcillas y limos con espesores de 103.00 a 119.00 m. . Sus condiciones son pésimas para almacenar agua. Cuarto horizonte Horizonte muy resistivo, de espesor desconocido registrado a partir de los 132.00 a 157.00 m de profundidad con valores de resistividad de 160 a 225 Ω.m atribuibles a material rocoso. En el cuadro No 5 se muestra un resumen de unidades u horizontes u horizontes geoelectricos que se han detectado en la sección A -A Cuadro N° 4 Unidades u horizontes geoelèctricos de las secciòn A-A’ Unidad u horizonte geoelectrica

Resistividad Ω.m

Espesor m

Profundidad m

A

17.8-26.8

1.20-4.00

1.20-4.00

B

7.49 – 9.7213

18.20 a 31.80

29.20- 38.50

C

4.9-10.1

103-119

132-225

D

160-225

indeterminado

indeterminado

Estimación litológica Clasticos finos: limos, arcillasSeco Clasticos mayormente finos con inclusión de medios: limos, arenas, gravas. Saturado Clasticos finos: arcillas-limos, que reduce su calidad para almacenar agua. Material rocoso, impermeable. Seco

2.2.7.1 Seccion geoeléctrico longitudinal B-B’ (Ver Fig. Nº 02). La sección tiene una longitud total de 148.00 m con una orientación de Noroeste –sureste y está constituido por los SEV 4, 5 y 6. La mayor profundidad de investigación en esta sección se observa en el SEV 4 con 158.00 m. El análisis y correlación de los datos permitió establecer las unidades u horizontes geoeléctricos siguientes: Primer horizonte Es la más somera y está representado por granos o clásticos finos, en estado saturado e su parte inferior. Presenta resistividades entre 18.6 a 27.54 Ω.m. Alcanza espesores de 1.25 a 4.4 m. Segundo horizonte Se interpreta a partir de los 1.25 m a 4.40 m de profundidad. Presenta resistividades medias de 20.1 a 37.7 Ω.m (SEV 4) con espesores de 25.62 m a 37.70 m que en su conjunto que esta unidad se encuentra en estado saturado. Representa al acuífero u horizonte permeable saturado Tercer horizonte Se interpreta a partir de los 30.36 a 45.7 m de profundidad. Presenta resistividades bajas a muy bajas; 5.84 a 13.5 Ω.m que correspondería a granos finos : arcillas y limos con espesores de 58.4 a 112.00 m. . Sus condiciones son pésimas para almacenar agua. Cuarto horizonte Horizonte muy resistivo, de espesor desconocido registrado a partir de los 132.00 a 158.00 m de profundidad con valores de resistividad de 130 a 214 Ω.m atribuibles a material rocoso.

En el cuadro No 5 se muestra un resumen de unidades u horizontes u horizontes geoelectricos que se han detectado en la sección B -B Cuadro N° 5 Unidades u horizontes geoelèctricos de las secciòn B-B’ Unidad u horizonte geoelectrica

Resistividad Ω.m

Espesor m

Profundidad m

Estimación litológica

18.5-27.5

1.25-4.40

1.25-4.40

B

20.1 – 37.7

25.6 a 37.7

30.36- 45.7

Clasticos mayormente finos con inclusión de medios: limos, arenas, gravas. Saturado

C

5.84 -14.9

58.1-112

130-158

Clasticos finos: arcillas-limos, que reduce su calidad para almacenar agua.

130-214

indeterminado

indeterminado

A

D

Clasticos finos: limos, arcillasSeco

Material rocoso, impermeable. Seco

2.2.8 Resistividades del horizonte permeable saturado En el área de estudio, las resistividades del espesor permeable varía de 29.4 a 39.7 Ohm.m, valores que representarían a una secuencia de capas de mayormente clastos medios, permeable y en estado saturado. Asimismo, En La calle Sta Ana las resistividades del espesor permeable varía de 36.9 a 39.7 Ohm.m, mientras que en el ámbito de la parte media del Local de la emresa las resistividades del espesor permeable varía de 31.6 a 32.9 Ohm.m Ver Mapa No 04

2.2.9 Isopacas o espesores del horizonte permeable saturado En el área de estudio, se ha determinado que el espesor del horizonte permeable varía de 128 a 155 m. Asimsimo en a calle Sta Ana, el espesor del horizonte permeable varia de 128 a 130 m, en el ámbito de la parte media del Local varia de 86.45 a 92.2 m. Ver o Mapa N 05. 2.2.10 Espesores totales de los depósitos sueltos. En el área de estudio, se ha determinado que el espesor total del relleno suelto varía entre 130 m a 158 m. En La Av. Sta. Ana el espesor total varia de 130 a 132 m, en el ámbito central del Local de 88.45 a 94.4. Ver Mapa N° 06. 5.0

CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES 5.1

Conclusiones

•

Los datos obtenidos mediante la ejecución de los seis sondeos SEV en el área de estudio ha permitido la caracterización geoeléctrica del subsuelo hasta una profundidad estimada de 132.00 a 160.00 m.

•

El horizonte más importante se localizó en profundidades casi superiores representado por capas permeables de sedimentos con granulometría fina con inclusiones de medios y que esta representada por la unidad u horizonte geoelèctrico B

•

El procedimiento y análisis de las curvas obtenidas de cada SEV posibilitó la definición de un modelo resistivo de horizontes u unidades geoeléctricas integradas por secuencias de sedimentos y la unidad del macizo rocoso.

•

Se obtuvo una imagen resistiva aproximada del subsuelo y una esquematización de la distribución vertical y variación lateral de los horizontes geoeléctricos, Con ello se establecieron asociaciones de valores de resistividad con posibles capas permeables que tienen potencial para almacenamiento de aguas subterráneas.

•

5.2 •

En el área de estudio se determinó que entre los 3.00 y 32.00 m de profundidad existe la mayor probabilidad para la acumulación de aguas subterráneas representado por capas permeables de clastos finos a medias y que corresponde a la Unidad u horizonte geoeléctrico B. Se concluyo que el lugar donde se ejecutaron los SEV 1 y 3 en ese orden representa el lugar más propicio para realizar la perforación y construcción del pozo tubular. Recomendaciones En el área investigada de acuerdo a los resultados, el área seleccionada corresponde al ámbito donde se ubica el SEV 1 y 3, se recomienda la perforación de un pozo tubular de de hasta una profundidad de 35.00 m.

ANEXO GRAFICOS DE SONDEOS ELECTRICO VERTICALES - SEV

GRAFICO DE SONDEO ELECTRICO VERTICAL-SEV N° 01

GRAFICO DE SONDEO ELECTRICO VERTICAL-SEV N° 02

GRAFICO DE SONDEO ELECTRICO VERTICAL-SEV N° 03

GRAFICO DE SONDEO ELECTRICO VERTICAL-SEV N° 04

GRAFICO DE SONDEO ELECTRICO VERTICAL-SEV N° 05

GRAFICO DE SONDEO ELECTRICO VERTICAL-SEV N° 06