HIDROGEOLOGÍA
Facultad de Ciencias e Ingeniería Curso
HIDROGEOLOGIA Nombre y apellidos profesor
MSc. Ing. Fluquer Peña Laureano
[email protected] Silabo 4
HIDROGEOLOGÍA
PARÁMETROS HIDROGEOLÓGICOS La productividad de un acuífero depende de las características hidrogeológicas, hidrogeológicas, estas se encuentran ligadas a las propiedades físicas de la roca almacén que determinan valores como: 1. 2. 3. 4. 5.
Porosidad Perm Permea eab bili ilidad dad Grad Gradie ient nte e hid hidrá rául ulic ico o Trans ransmi misi sibi bili lida dad d Coefici Coeficient ente e de almace almacenam namien iento to
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PARÁMETROS HIDROGEOLÓGICOS La productividad de un acuífero depende de las características hidrogeológicas, hidrogeológicas, estas se encuentran ligadas a las propiedades físicas de la roca almacén que determinan valores como: 1. 2. 3. 4. 5.
Porosidad Perm Permea eab bili ilidad dad Grad Gradie ient nte e hid hidrá rául ulic ico o Trans ransmi misi sibi bili lida dad d Coefici Coeficient ente e de almace almacenam namien iento to
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1. POROSIDAD Se define como la relación entre el volumen de espacios vacíos en una roca y volumen total de la roca. La porosidad se relaciona con el espacio disponible para almacenar fluidos dentro de una Roca: Agua subterránea, Gas o Petróleo. Afectada por los procesos diagenéticos, la forma y la textura de los granos.
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POROSIDAD •
Porosidad Total •
•
Se define como la relación entre el volumen poroso y el volumen total de la roca
Porosidad Efectiva •
Se define como la relación entre el volumen de espacio poroso conectado y el volumen total de la roca.
m= (Vh / Vt) * 100
m = Porosidad Vh = Volumen de huecos Vt= Volumen total de la roca
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FACTORES QUE AFECTAN LA POROSIDAD S elección y redondez de granos . A mejor s elección de g ranos (g ranos del mismo tamaño) se tendrá una mayor poros idad, as í mis mo mientras s e teng a una mayor redondez en los granos que componen la roca se tendrá una mayor poros idad Cementación Reduce la porosidad. Las partículas que conforman el cemento tienden a ocupar el es pacio entre los g ranos más g rues os. Los cementos más comunes son calcita, dolomita, sílice, minerales de arcilla y otros (anhidrita, siderita, halita, etc) •
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FACTORES QUE AFECTAN LA POROSIDAD La compactación es la reducción del volumen total de los sedimentos, a expensas del espacio poroso, por efectos de la compresión de la columna litostatica suprayacente. También puede exis tir por efectos de movimientos tectónicos.
Disolución y fracturamiento •
La disolución es común y está asociada a compactación, pues la s olubilidad s e incrementa en los puntos de contacto entre g ranos cuando aumenta la presión. Si el agua circulante puede producir un efecto notable (formación de vacuolas , canales , cavernas ).
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TIPOS DE POROSIDAD Intergranular •
Se forma en el momento de la sedimentación, entre las partículas que conforman el sedimento.
Intragranular •
Se forma por disolución parcial de los granos de la roca. Es típica de carbonatos y es producto de la diagénesis posterior a la sedimentación.
Intercristalina •
Intersticios dejados libres entre los cristales de rocas cristalinas. Su tamaño es muy pequeño y usualmente es de poca importancia pues genera muy poca permeabilidad
TIPOS DE POROSIDAD Móldica •
Se forma cuando el material que rellena los moldes dejados por los organismos vivos en el momento de la sedimentación es disuelto por agua formacional.
Por fracturas •
En rocas consolidadas, los esfuerzos tectónicos crean espacios porosos por fractura de las rocas. Esta porosidad es muy baja, pero la permeabilidad asociada es generalmente muy alta.
Por disolución •
La disolución, en carbonatos, genera espacio poroso con diversas geometrías y dimensión: canales de disolución, vacuolas, cavernas, entre otras.
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POROSIDAD Para exploración de aguas subterráneas el interés se centra en los poros interconectados 1. Intergranular 2. Por Fracturas
3. Por Disolución
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VALORES DE POROSIDAD EN FUNCION DE LAS ROCAS
Una roca puede ser muy porosa, pero si los huecos no están
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POROSIDAD EN (%) DE ALGUNOS TIPOS DE ROCAS
POROSIDAD EN (%) EN FUNCION DE SU TAMAÑO
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1. POROSIDAD PRIMARIA Intergranular 2. POROSIDAD SECUNDARIA Fracturas
La cantidad de huecos interconectados (porosidad primaria y porosidad secundaria) se denomina POROSIDAD EFECTIVA ó POROSIDAD EFICAZ
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2. PERMEABILIDAD - K •
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La permeabilidad (K) es la facilidad que tiene una roca de permitir el paso del agua subterránea. Determina el potencial económico del acuífero. Usualmente, mientras más grande sea el poro mayor será la K. En los carbonatos, el tamaño del poro y la permeabilidad pueden ser grandes y bajas la porosidades. Medidas de permeabilidad. La unidad de medida permeabilidad es el darcy. m/día, cm/s, etc.
de
la
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2. PERMEABILIDAD - K •
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El parámetro principal de rocas y suelos, que permite la circulación y almacenamiento de aguas subterráneas, es la permeabilidad. Se presenta en rocas por el intenso fracturamiento y en suelos inconsolidacion de rellenos cuaternarios. En acuíferos fisurados, la dirección de flujo de agua es controlada por el sistema de fracturas, fisuras, diaclasas y fallas. Estas grandes estructuras generan condiciones para aumentar o disminuir las propiedades de percolación que tiene el agua subterránea en rocas.
En acuíferos porosos no consolidados, los materiales sueltos, con espacios vacíos entre ellos, generan condiciones de percolación aunque por sectores se encuentren limitados por la presencia de limos y bancos de arcilla.
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LEY DE DARCY En 1856 un ingeniero Francés llamado Henry Darcy define el movimiento del agua a través de diversos tipos de arena. El caudal circundante por un tubo lleno de arena es directamente proporcional a la sección transversal al flujo y a la perdida de potencial de presión a lo largo de un tubo
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2. PERMEABILIDAD - K
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Valores de permeabilidad de terrenos naturales Material K (cm/s) K(m/día) Grava limpia
>1
> 1000
Arena gruesa limpia
1 a 10-2
1000 a 10
Mezcla de arena
10-2 a 5*10-3
10 a 5
Arena fina
5*10-3 a 10-3
5a1
Arena limosa
2*10-4 a 10-4
2 a 0,1
Limo
5*10-4 a 10-5
0,5 a 0,001
Arcilla
<10-6
< 0,001
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PERMEABILIDAD EN MATERIALES ROCOSOS Se considera la permeabilidad vertical (infiltración) y movimiento horizontal (flujo) a través de un ensayo puntual, que mide la conductividad hidráulica en las rocas y suelos. Ejemplo En espinar para el cálculo de la permeabilidad se realizó 17 ensayos de infiltración utilizando el método de Lefrang a carga constante, cuyos resultados comparados con la tabla convencional de permeabilidades (Benítez 1963 y Custodio 1996) obtienen una correspondencia hidrogeológica a través de la conductividad hidráulica.
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3.GRADIENTE HIDRAULICO El movimiento de las aguas subterráneas se desplaza de niveles de potencial altos a más bajos. La perdida de carga que experimenta el agua subterránea a través del acuífero se expresa por el concepto de Gradiente Hidráulico, que es proporcional a la longitud recorrida y a la carga existente entre los puntos considerables. Es decir que el gradiente hidráulico es la pendiente de la superficie piezometrica. H 1-H 2 I = ------- L
Donde L viene a ser la distancia horizontal entre en primer y ultimo piezómetro y H la altura piezométrica de dichos piezómetros: H 1 = 3092.20 m.s.n.m. H 2 = 3090.20 m.s.n.m. L = 332 m. H - H = 20 cm.
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4. TRANSMISIVIDAD Representa espesor del acuífero, para su cálculo se utiliza implícitamente un valor promedio de la permeabilidad .
T=K*b K = Permeabilidad b = Espesor del acuífero Ejemplo: k = 0.00087 m/s b = 80 m
T = 0.00087 m/s * 80 m. T =0.0696 m2 /s
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5. COEFICIENTE DE ALMACENAMIENTO El Coeficiente de almacenamiento expresa la cantidad de agua que es capaz de ceder (o recibir) un acuífero, cuando se produce un descenso unitario del nivel piezométrico
