MANEJO DE AGUAS SUBTERRANEAS INTERPRETACIÓN HIDROLÓGICA, GENERALIDADES DE LAS AGUAS SUBTERRÁNEAS - AS, EL BALANCE HÍDRICO Y EL MOVIMIENTO DE LAS AS Y, NORMATIVIDAD Y PRUEBA DE BOMBEO DE POZOS
TRABAJO COLABORATIVO
PRESENTADO POR: CAREN JULIETH MORALES MINDY JOHANNA CARO BERNAL OSCAR IVAN LOSADA YEFER ARMANDO PARRA
DIRECTOR DE CURSO: JOSE MAURICIO PEREZ GRUPO: 358042_7
UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA (UNAD) ECAPMA (ESCUELA DE CIENCIAS AGRÍCOLAS, PECUARIAS Y DEL MEDIO AMBIENTE) CEAD TUNJA BOYACÁ 2018
DESCRIPCIÓN DE LAS SITUACIONES PROBLEMA Situaciones problema: A partir de la identificación de la descripción de las condiciones técnicas subterránea de un acuífero debe de calcular y evaluar ciertas condiciones hidroclimáticas y características físicas que se desarrollan en el acuífero para determinar y evaluar sus las condiciones hidrogeológicas. La información que se entrega a continuación, el estudiante debe analizar y calcular los niveles de escorrentías que sucede en un área específica, teniendo cuenta sus datos de entrada y salida que sucede en este acuífero, así mismo se realizará un balance hídrico y el cálculo de la Ley de Darcy. Dentro del análisis del planteamiento de la situación de cual se desarrolla un Aprendizaje Basado en Problemas, se plantea lo siguiente: En una superficie de 4.021 km² recibe una precipitación máxima anual de 1250 mm. Esta zona presenta pendiente moderadas entre 6 – 12%, compuesta por suelos limo arcilloso altamente permeable. Esta área tiene una baja capacidad de infiltración donde se genera una excesiva escorrentía. La evaporación de un tanque clase A USWB localizado a unos 10 m del terreno donde hay pasto, es de 95 mm, El viento es moderado y la humedad relativa promedio es 85%, con una temperatura promedio de 29.5 grados centígrados. La cuenca tiene una velocidad del viento Moderado entre 170425 km/d.
1. Calcular la difusividad hidráulica (D) del acuífero cuyos parámetros son: Conductividad hidráulica (k) 100 m/día, espesor saturado (b) 20 m; coeficiente de almacenamiento (S): 10 % a. Hallar – Evaporación media anual desde la superficie del terreno – mm La evaporación media anual puede ser determinada por expresión de Tiurk donde:
=
√ 0,9 +
∗
Donde,
Zt = Evaporación media anual desde la superficie del terreno − mm X = Precipitación media anual − mm T = Temperatura media anual C Zt ∗ max = 300 + 25(t ) + 0,05t 1250 = 1250 √ 0,9 + 300+25∗ (29.5) + 0,05(29,5) =
1250 1562300 √ 0,9 + 300+25∗ (29.5) + 0,05(29,5) =
1250 25,961
= , b. Calcular el caudal que pasa a través del acuífero limo arcilloso, usando la Ley de Darcy, por lo tanto, se tiene que: La sección del acuífero limo arcilloso, tiene un grosor de 1180m por
11330 m de ancho. En el área del acuífero a estudiar existen dos pozos profundos a una distancia de 18640 m y la caída de carga hidráulica es de un pozo a otro es de 78 m. y se presenta un intercambio de agua subterránea de 1'050.000 m3, la salida de los ríos es 5550 m3, con una infiltración del de 70 mm/hr en un acuífero de arcilla.
(h − h ) Q =K∗A∗ d Donde,
Q = Caudal K = Conductividad hidraúlica A = Área del acuífero h − h = Caída de recarga d = Distancia de los pozos Para calcular el área tenemos que multiplicar el grosor por el ancho del acuífero: A = 1180m ∗ 11330 A = 13369400m Para hallar el caudal reemplazamos:
(h − h ) Q =K∗A∗ d Q = 5550m/día ∗ 13369400m ∗
78m 18640m
Q = 5550m/día ∗ 13369400m ∗ 0,00418 = , /í c. Dentro del acuífero anterior existen unos pozos donde se realizaron unos sondeos de radio 0,45 m situado en un acuífero confinado, se ha realizado un ensayo de bombeo a un caudal de 43 L/sg, llegando a estabilizarse los niveles. En el sondeo se midió un descenso de 10 m. En tres piezómetros de observación se registraron los descensos indicados en la tabla siguiente: PIEZOMETRO 1 2 3 Con un radio de influencia R = 1100m2.
DISTANCIA 10 60 100
DESCENSO 7 3,4 1,1
PROCESO DE PERMISOS PARA APROVECHAMIENTO DE LAS AGUAS SUBTERRÁNEAS 2. Entre los miembros del grupo colaborativo, seleccionaran un procedimiento normativo para la concesión de un pozo profundo, aljibe o manantial a. Concesión de Aguas Subterráneas para un Pozo. Proceso normativo para la concesión de aguas subterráneas para un pozo: El trámite de Concesión de Aguas Subterráneas es un proceso que deben iniciar las personas que pretendan obtener el derecho a usar el recurso hídrico proveniente de un pozo profundo, así lo determina el Decreto 1076 de 2015. El procedimiento de Concesión de Aguas Subterráneas está regulado en el artículo 2.2.3.2.9.1 del Decreto 1076 de 2015 y comienza con la presentación del formulario de solicitud de Concesión de Aguas, junto con los documentos anexos. Acto seguido se hace la liquidación por los servicios de evaluación ambiental, y se imprime el recibo de pago para que el usuario cancele el valor liquidado en las cuentas habilitadas para ese efecto. Cuando el usuario presenta toda la documentación completa y los formularios diligenciados en debida forma, se procede a radicar la solicitud para hacer el Auto de inicio de trámite, en caso de que la información esté incompleta se harán los respectivos requerimientos. Una vez iniciado el trámite, se programa una visita de evaluación, en la que se recopilan los datos técnicos necesarios para determinar si es factible otorgar la concesión, teniendo en cuenta los aforos del pozo; el informe de resultados presentado por el solicitante al finalizar la prospección y exploración de aguas Subterráneas, la titularidad sobre el predio y la documentación aportada. Una vez reunida la información necesaria, en el término de 15 días posteriores a la práctica de visita ocular o del vencimiento del término para practicar pruebas, se decide si es procedente otorgar la Concesión de Aguas, decisión que deberá quedar consagrada por escrito mediante un acto administrativo. En caso de que la Concesión de Aguas se otorgue, estará sujeta al cumplimiento de lo estipulado en la resolución de otorgamiento.
CONSIDERACIONES TÉCNICAS, ECONÓMICAS, AMBIENTALES Y SOCIALES Donde deben Identificar de forma puntual y precisa las consideraciones técnicas, económicas, sociales y ambientales de tipo aguas subterráneas a explotar. Los siguientes aspectos deber ser definidos de acuerdo al proceso seleccionado:
ASPECTO
DESCRIPCIÓN Análisis físico químico y biológico: Determina la idoneidad del agua para riego - el agua puede tener alta salinidad (alta CE), alto nivel de RAS o contener elementos nocivos en niveles que podrían ser tóxicos para su cultivo
Técnico La NTC 5539 fue ratificada por el Consejo Directivo del 2007-11-16. NORMA TÉCNICA COLOMBIANA NTC 5539 E.4 MÉTODOS DE MEDICIÓN DE PARÁMETROS DE OPERACIÓN DURANTE ELDESARROLLO
SOPORTE NORMATIVO
Decreto 475 de 1998
E.4.1 Método de prueba de abatimiento escalonada Para determinar los parámetros generales para una prueba de bombeo a caudal constante se realizan pruebas de abatimiento escalonadas. E.4.2 Pruebas a caudal constante: Luego de la prueba de abatimiento escalonada, se permite la recuperación del pozo hasta que los niveles de agua regresen aproximadamente a las condiciones estáticas. E.4.2.1 Bombeo del pozo: El pozo se bombeará a una tasa constante hasta observar una tendencia a una línea recta en un gráfico de nivel de NTC 5539 ratificada agua contra el logaritmo de tiempo. por el Consejo Directivo del 2007E.4.2.2 Tiempo de recuperación: El tiempo de recuperación del pozo 11-16. bombeado y de cualquier pozo de observación a utilizarse en la prueba es tal que se observe una tendencia a una línea recta para todos los pozos en una gráfica de nivel de agua contra el logaritmo del tiempo. E.4.3 Medidas de nivel de agua: Las medidas de nivel de agua se obtienen antes, durante y después de la prueba de bombeo para adquirir antecedentes (niveles estáticos de agua), los efectos del bombeo (niveles de agua de bombeo) y un perfil de la recuperación del nivel de agua desde el nivel de bombeo hasta el estado original.
Económico
Ambiental
Tasa Retributiva: Es un instrumento económico diseñado para incentivar el cambio de comportamiento en los agentes económicos internalizando Ley 99 de 1993 en sus decisiones de producción el costo del daño ambiental que Articulo 70 ocasiona su contaminación. Las autoridades ambientales podrán cobrar el servicio de evaluación y Artículo 28 de la Ley seguimiento de la licencia ambiental y demás permisos, concesiones y 344 de 1996, autorizaciones establecidas en la Ley y normas reglamentarias. modificado por el artículo 96 de la Ley 633 de 2000. Uso eficiente y ahorro del agua: el agua es un recurso susceptible a la Ley 373-1997. contaminación y a la escasez por lo tanto es necesario darle un uso PUEAA Uso adecuado al recurso hídricos en las fuentes subterráneas por lo tanto se Eficiente y Ahorro exige un programa de uso eficiente y ahorro del agua que garantice. del Agua. ARTICULO 45. Las concesiones otorgadas no serán obstáculo para que el Instituto Nacional de los Recursos Naturales Renovables y del Ambiente - INDERENA-, con posterioridad a ellas, reglamente de manera general la distribución de una corriente o derivación teniendo en cuenta lo dispuesto en el artículo 93 del Decreto - Ley 2811 de 1974.
ARTICULO 47. Las concesiones de que trata este reglamento solo podrán prorrogarse durante el último año del período para el cual se hayan otorgado, salvo razones de conveniencia pública. DECRETO 1541 DE ARTICULO 48. En Todo caso las obras de captación de aguas deberán 1978 estar provistas de los elementos de control necesarios que permitan
conocer en cualquier momento la cantidad de agua derivada por la bocatoma, de acuerdo con lo dispuesto en el artículo 121 del Decreto Ley 2811 de 1974.
ARTICULO 53. El Beneficiario de una concesión de aguas para prestación de un servicio público, deberá cumplir las condiciones de eficacia, regularidad y continuidad, so pena de incurrir en la causal de caducidad a que se refiere el ordinal c del artículo 62 del Decreto - Ley 2811 de 1974. Diagnóstico Participativo Este diagnóstico, se realiza a partir de la implementación de la estrategia de participación comunitaria, definida en la fase de aprestamiento, con la que se busca conocer las expectativas de la población hacia el plan de manejo ambiental de acuíferos, así como las carencias y necesidades en relación con el recurso hídrico subterráneo. 3.3 OBLIGACIONES DE TODOS LOS USUARIOS DE AGUAS SUBTERRÁNEAS.
- Licencia ambiental (Decreto 2041 de 2014).
Con el objeto de regular el caudal otorgado y realizar monitoreo de niveles y calidad del agua subterránea, todos los usuarios sin excepción deberán: Ley 373 de 1997
Social
-Dotar al pozo de un medidor que permita cuantificar el volumen de explotación. La medición de la cantidad de agua subterránea utilizada es una condición necesaria para garantizar el uso eficiente del recurso, por lo tanto, todos los pozos deberán tener instalado un medidor para registrar el consumo, evaluar costos, poder facturar el cobro correspondiente a la tasa por utilización del agua y verificar el cumplimiento de metas concertadas con los usuarios para el ahorro y uso eficiente del agua. (Artículo 171 del Decreto 1541 de 1978 y Artículo 6 de la Ley 373 de 1997). -Instalar una línea de aire para medición de niveles. -Instalar un grifo para tomar muestras de agua. -Dotar al pozo de tapa de protección y caseta para evitar la contaminación de los acuíferos. -Tomar los registros de consumo de agua de cada mes y hacer el reporte anual ante el AMVA del volumen mensual de agua captada, de acuerdo con el formato destinado para dicha actividad. Estas obligaciones deben quedar consignadas en el Acto Administrativo que otorgue la concesión.
Decretos 155 de 2004 y 4742 de 2005 Artículo 171 del Decreto 1541 de 1978 y Artículo 6 de la Ley 373 de 1997 Parágrafo del artículo 16 de la Ley 142 de 1994.
LINEAMIENTOS Y CONDICIONES PARA LA LOCALIZACIÓN 3. Definir los lineamientos y aspectos que se deben considerar para la localización del pozo, aljibe o manantial. Nota: Los lineamientos y aspectos deben ser soportados de acuerdo a la normatividad vigente, los cuales deberán ser consultados en los siguientes elementos normativos: - Licencia ambiental (Decreto 2041 de 2014). - Reglamento técnico del sector (RAS), Título C, versión 2013. - Programa Nacional de Aguas Subterráneas – PNASUB (MADS, 2014). - Otras fuentes normativas y lineamientos técnicos. Los recursos hídricos subterráneos son la reserva más importante de agua en el planeta, y si bien en Colombia su utilización data de varias décadas, cada día la presión sobre este recurso aumenta al disminuir la oferta superficial. El agua subterránea tiene un importante papel en la naturaleza y sustenta muchos de los servicios que se derivan de su manifestación en manantiales, pozos artesanales, pozos profundos y demás tipos de captaciones. También es esencial en muchas situaciones para atender las necesidades de agua de la humanidad de forma segura, económica, para usos urbanos, industriales y de riego.
Aguas subterráneas Con base en la caracterización hidrogeológica del área de influencia directa del proyecto, para la exploración de aguas subterráneas se debe presentar:
El estudio geoeléctrico del área donde se pretende hacer la exploración, georreferenciando la ubicación de los posibles pozos.
Los puntos de agua subterránea adyacentes y posibles conflictos por el uso de dichas aguas.
El método de perforación y características técnicas del pozo.
Volumen de agua requerido.
Para la concesión de las aguas subterráneas se debe presentar los resultados de la prueba de bombeo del pozo e informar sobre la infraestructura y sistemas de conducción.
Localización geo-referenciada de los sitios propuestos para realizar la (s) perforación (es) exploratoria (s) en cartografía 1:25.000 o más detallada.
De acuerdo con la caracterización hidrogeológica del área que se presenta en la línea base abiótica (como el inventario de los puntos de agua subterránea), se debe realizar el análisis de los posibles conflictos por la disponibilidad y usos del recurso.
Cronograma de obras y presupuesto estimado.
Caudal requerido.
COMPORTAMIENTO HIDRÁULICO DEL POZO Y LAS DEFINICIONES 4. Comportamiento hidráulico de un pozo profundo o aljibe. El grupo debe considerar la utilización del caudal ya sea para uso doméstico, agrícola o industrial, donde se realizó una medición volumétrica del pozo arrojando 200 Litros, llenándose en 50 segundos, por lo tanto, debe averiguar el caudal m3/sg. a. A este pozo se le hizo una prueba de bombeo (Ver resultado), con estos resultados calcular el caudal promedio y hallar la capacidad especifica del pozo.
El caudal del pozo es de 3,3885 L/seg Se aplica la fórmula para hallar la capacidad específica del pozo (CE):
CB = CB =
Q Ab
3,885L/s 10m
= , /. = , /. Dado el caudal y la capacidad especifica que presenta el pozo que se obtuvo con los resultados dados en las gráficas, la utilización del caudal se debería hacer para uso doméstico ya que este es un poco bajo y generaría inconvenientes por desabastecimiento del líquido en usos agrícolas o industriales, además de que se podría afectar la correcta recarga del pozo.
b. Consultar los riesgos y posibles riesgos ambientales a que están sometidos las aguas subterráneas. Los posibles riesgos por contaminación que se pueden presentar por actividades o intervención antrópica son los siguientes:
Posibles fugas o derrames que se puedan presentar de sustancias toxicas en la superficie o bodegas que posteriormente se puedan infiltrar en el suelo de aceites y grasas, aguas residuales, residuos, químicos, etc.).
Hidrocarburos por filtración de tanques de almacenamiento subterráneo o derrames accidentales.
Cuando se sobre explotan los acuíferos poniendo en riesgo la recarga y normal funcionamiento del mismo.
Deficiente mantenimiento realizado por parte de quien los aprovecha a los sistemas de extracción de los pozos.
Posible contaminación biológica de las aguas subterráneas por sobrealimentación, mal manejo de fosas sépticas o tanques de tratamiento de aguas residuales subterráneos o fugas en las redes de alcantarillado.
Eliminación, impermeabilización o urbanización de las zonas de recarga de los acuíferos.
Poca o nula programación del monitoreo de la calidad del agua subterránea.
Se pueden presentar impactos ambientales generados por la incorrecta exploración de las fuentes subterráneas.
La importancia de un correcto monitoreo de la contaminación en las aguas subterráneas radica en que cuando estas contaminan, los procesos de descontaminación son muy complicados y costosos debido a su difícil acceso y dinámica de las aguas, además de que no se deben sobre explotar para evitar el agotamiento de estas.
c. Programa de monitoreo de la calidad del agua subterránea. MUESTREO AGUAS SUBTERRÁNEAS Los criterios para elegir el muestreo fueron sencillos:
Tratar de tomar muestra de pozo, para obtener información del acuífero desde los niveles más profundos. Sitios de muestreo
El sitio de muestreo será el pozo de riego de la finca el paso.
Metodología del muestreo
Para el muestreo, la preservación y manejo de las muestras se siguió la norma técnica colombiana NTC-ISO 5667-11 (Guía para el muestreo de aguas subterráneas) y NTC-ISO 5667-3 (Directrices para la conservación y el manejo de muestras) respectivamente. Se tuvieron en cuenta también las sugerencias hechas por los laboratorios, con respecto al tipo de ácido y cantidad, y los volúmenes de muestra para analizar varios parámetros a la vez.
Recipientes y rotulado
Se emplean recipientes en polietileno de 50 ml para los cationes (Ca+2, Mg+, K+, Na+ y Mn+2) y de 2000 ml para los demás parámetros (alcalinidad, durezas, aniones, color, turbiedad, sólidos disueltos y suspendidos). Previo al llenado de los recipientes con el agua de muestra, se rotularon con cinta de enmascarar, indicando el nombre de la finca o lugar, el código y la hora de toma de la muestra con la fecha.
Transporte
Las muestras se transportaron en neveras de icopor con suficiente hielo para mantenerlas. A una temperatura cercana a los 4°C. En horas de la mañana, y se envían a los laboratorios. Las redes de monitoreo de las aguas subterráneas por lo regular se conforman por un conjunto de pozos de observación que se encuentra acoplado a una selección de pozos de extracción, esta red debe ser diseñada de tal forma que se pueda acceder a los datos requeridos del recurso de agua subterránea, todos los sistemas y redes de monitoreo se clasifican en tres grupos principales que no se excluyen mutuamente. Dentro del monitoreo de las aguas subterráneas los Sistemas Primarios son los que detectan los cambios generales que se puedan presentar en el flujo de las aguas subterráneas y sus tendencias de calidad, y su objeto es poder aportar el conocimiento científico necesario para entender el recurso de agua subterránea. En lo referente a los sistemas secundarios y terciarios en las aguas subterráneas sirven para evaluar y controlar los impactos que puedan conllevar a algún riesgo específico del agua subterránea (Requerimientos de Monitoreo del Agua Subterránea).
d. Posibles impactos ambientales generados por la exploración de la fuente subterránea. Agua Los pozos mal sellados, o que no tengan el entubado adecuado, pueden permitir intercambio y contaminación entre los acuíferos. Si no es neutralizada o tratada adecuadamente, el efluente del proceso de eliminación de agua de las minas superficiales o subterráneas, puede ser muy ácido, y contaminará las aguas superficiales locales y las aguas freáticas de poca profundidad, con nitratos, metales pesados o aceite de los equipos, reduciendo las existencias locales de agua, o causando erosión en los ríos y canales. La remoción de estratos de piedra puede interrumpir la continuidad del acuífero local, y producir interconexiones y contaminación entre las aguas subterráneas; el material de relleno puede alterar las características hídricas y calidad del agua.
Tierra Durante el proceso de extracción superficial, el removimiento y almacenamiento de la sobre capa, y la construcción de las instalaciones auxiliares, significa la eliminación o cubierta de los suelos o vegetación, alteración o represamiento los ríos, drenajes, humedales o áreas costaneras, y modificación profunda de la topografía de toda el área de la mina. Durante el dragado o extracción de placeres, se concentran estos efectos en las áreas hídricas: se desvían los canales de los ríos, se crean lagunas residuales, y se eliminan las playas; se utilizan las orillas para depositar los desechos y construir las instalaciones auxiliares. Erosión, hundimiento del terreno a cambios microclimaticos, ruido generado por la maquinaria utilizada para la excavación de los pozos, cambios en el régimen hidrodinámico, impactos sobre la calidad del agua del acuífero, impactos negativos sobre ríos y arroyos cercanos, contaminación atmosférica, impactos sobre la superficie piezométrica, impactos sobre la f auna y flora cercana a las exploraciones de los pozos y deterioro paisajístico.
CONCLUSIONES Con las actividades que se desarrollaron durante el curso se pudo demostrar la gran importancia que tienen las aguas subterráneas no solo en Colombia sino también a nivel mundial, ya que este recurso es de vital importancia y en muchas comunidades sobre todo en las rurales donde el acceso es complicado al agua potable, y las fuentes hídricas superficiales escasean, esta es la única fuente de abastecimiento, siempre teniendo en cuenta que se deben cumplir con los parámetros mínimos fisicoquímicos y factores técnicos, ambientales, económicos y sociales para su correcta explotación. Cuando se da inicio a un proyecto de explotación y aprovechamiento de aguas subterráneas un factor primordial a tener en cuenta es la cantidad de usuarios que los pozos van a impactar o si es el caso los usuarios del distrito de riego si es para usos agropecuarios, ya que este puede influir negativamente en los acuíferos por no darse el tiempo suficiente de recarga natural lo que verá afectado el correcto funcionamiento del mismo y por ende no cumplirá con su objetivo, además de que pueden existir fuentes hídricas alejadas que se surtan de estos también viéndose afectadas. A la hora de llevar a cabo la solicitud de licencia de concesión de aguas subterráneas, se deben analizar factores muy importantes previas a la solicitud sobre todo el sitio a excavar ya que existe el riesgo de que estas estén contaminadas por factores externos o de infiltración del agua, por trazas de fumigaciones, abonos, aguas servidas de fosas sépticas defectuosas o hidrocarburos.
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