UNIVERSIDAD RICARDO PALMA FACULTAD DE INGENIERÍA EAP INGENIERÍA CIVIL
TALLER DE OBRAS HIDRÁULICAS CONDICIONES HIDROGEOLÓGICAS Profesor : Msc. Ing. Rubén Mogrovejo Gutiérrez
HIDRAULICA DE CAPTACIONES Hidráulica subterránea ~ trata de la física del agua en el medio poroso. Hidráulica de Captaciones ~ estudia concretamente los efectos producidos por la extracción de agua mediante elementos de captación.
En el caso de una captación vertical, se induce alrededor del elemento un cono de descenso.
Para el caso de captaciones horizontales (drenes, galerías), la extracción de agua genera la forma de un valle en la superficie freática
La hidráulica de captaciones, ofrece múltiples aplicaciones prácticas, conociendo los parámetros del acuífero (T, S, Me, K), podemos obtener: 1.- Estimación del caudal, que podrá obtenerse sin superar un cierto descenso. Dicho máximo descenso será determinado por la profundidad del pozo, la bomba de extracción o por razones económicas. 2.- Estimar el descenso, producido por el caudal a cierta distancia. (interferencia de pozos). 3.- Estimar el Radio del cono de descenso (radio de influencia) de la captación.
Problemas Resueltos.1.- Estimar el caudal que fluye debajo de una presa de tierra, la cual descansa sobre una fundación permeable. Considerando acuífero confinado y las condiciones de borde, la ecuación que rige el flujo subterráneo es la siguiente, además que el flujo es permanente y unidimensional, Se conoce que; H1 H2 e
Integrando; h=C1x+C2 Aplicando condiciones de borde X=0 entonces h = H1 X=B entonces h = H2 Por lo que, C1
B Carga de agua en cualquier punto debajo de la presa;
C2
= (H2 -
= H1
H1) / B
Problemas Resueltos.1.- Estimar el caudal que fluye debajo de una presa de tierra, la cual descansa sobre una fundación permeable. Estimando el Caudal por debajo de la presa será entonces; Q= V.A Velocidad por Darcy H1 H2 A = L.e e
Reemplazando;
B
Aplicación de problema, modificando la ecuación de Laplace, caso acuífero libre con hipótesis de Dupuit 2.- Estimar el caudal por debajo de una presa que descansa sobre una fundación impermeable. Considerando que el flujo es unidimensional, sin recarga, por lo que se tiene:
Simplificando; H0 H1 e
Integrando; Aplicando condiciones de borde X=0 entonces h = H0 X=L entonces h = H1g Por lo que,
L Carga de agua en cualquier punto debajo de la presa;
)
Estimando el caudal, reemplazando y derivando en la siguiente ecuación, se obtiene;
H0 H1 e
L
Problemas Resueltos.3.- Una capa horizontal impermeable de 5,0 m existe bajo la superficie del terreno, en un suelo, donde la precipitación excede la evapotranspiración en 0,28 m. Un sistema de drenaje subterráneo está compuesto de drenes paralelos igualmente espaciados, requeridos para mantener la elevación máxima de nivel freático a una profundidad de 1,0 m bajo la superficie del terreno. Si los drenes se colocan tal como se muestra en la figura, se pregunta cual sería el espaciamiento de los drenes, asumiendo que no hay escorrentía superficial directa. K = 1,4x10-4 cm/s 0,28 m
1,0 m 2,1 m 5,0 m
Problemas Resueltos.Se trata de un acuífero libre, entonces podemos utilizar la hipótesis de Dupuit y se obtiene: Despejando;
Integrando; 0,28 m
1,0 m
Integrando nuevamente;
2,1 m 5,0 m
Para las condiciones de frontera conocidas, se estiman las constantes de integración Se obtiene: Para; Reemplazando; 0,28 m
1,0 m 2,1 m 5,0 m
Finalmente;
Problemas Resueltos.4.- Se tiene una galería de 200 m de longitud en un acuífero libre con una permeabilidad de 60 m/día, tal como se detalla en la siguiente figura: Si, H = 7,0 m; h1 = 2,0 m y L = 400 m Estimar, a).- El caudal drenado por la galería. b).- La ecuación de la superficie freática. N.F
H h1 L
Problemas Resueltos.El caudal por unidad de longitud de galería que fluye por un lado de ésta es: Integrando;
N.F
Por condición de borde;
H h1 L
Reemplazando;
…….(1)
Por condición de frontera, Si, x=L entonces h=H, la ecuación resultante es: …….(2)
Igualando (1) y (2); N.F Respuesta b).H h1 L
Reemplazando en ec. (2) Respuesta a).-
AGRADECIMIENTOS •
LABORATORIO DE HIDRÁULICA DE LA URP
