AGUA SUBTERRANEA Por agua subterránea se entiende el agua que ocupa todos los vacíos dentro del estrato geológico, comprende toda el agua que se encuentra por debajo del nivel freático. El agua subterránea es de gran importancia, especialmente en aquellos lugares secos, donde el escurrimiento se reduce mucho en algunas épocas del año. Las aguas subterráneas provienen de la infiltración directa en el terreno de las lluvias o nieves, o indirectas de ríos o lagos. La infiltración es el proceso por el cual el agua penetra en las capas superiores del suelo, mientras que la percolación es el movimiento del agua en las capas del subsuelo. Si el nivel del agua superficial está por encima del nivel freático, (influente) se produce un aporte a las aguas subterráneas, por el contrario, si el nivel de las aguas superficiales, está por debajo del nivel freático (efluente), se produce un aporte a las aguas superficiales, es por esto que se tienen las corrientes perennes, a pesar de que no se produzca precipitación. Distribución del agua del suelo. Cuando se perfora un pozo a suficiente profundidad, se hallara luego de un cierto tiempo agua, la cual subirá hasta cierto nivel. Este nivel de equilibrio donde la presión hidrostática en el agua iguala a la presión atmosférica tiene una serie de denominaciones, entre otras: superficie freática, tabla de agua subterránea, nivel freático, nivel de agua subterránea, superficie libre de agua o capa freática. Tipos de acuíferos. Los acuíferos son formaciones o estratos geológicos capaces de almacenar y dejar transitar agua en su interior. También se entiende como acuífero a la parte saturada del perfil del suelo y que tiene la facilidad de almacenar y transmitir el agua. Existen dos tipos principales de acuíferos: no confinados o libre y los confinados a artesianos. Acuífero no confinado o libre. Es una formación permeable saturada limitada en su parte inferior por una capa impermeable, el límite superior está formado por el nivel freático, la que se encuentra en equilibrio con la presión atmosférica. El agua en un acuífero libre se llama freática o libre. El flujo es libre como en los canales, la línea de energía es siempre descendente en el sentido del flujo, el nivel freático sigue aproximadamente las mismas variaciones de la superficie. Estos acuíferos muchas veces se alimentan de corrientes superficiales y lagos por no tener restricciones en la parte superior.

Acuífero Confinado o Artesiano Un acuífero confinado es una formación permeable completamente saturada de agua y cuyos límites superiores e inferior son capas impermeables. En estos acuíferos la presión del agua en ellos, es generalmente mayor que la atmosférica. El flujo es a presión como en tuberías, se habla entonces de nivel piezométrico, estos acuíferos presentan las ventajas de conducir el agua grandes distancias y entregar el agua por encima del nivel del acuífero.

Constantes hidrogelogicas. La caracterizacion de las propiedades hidraulicas del medio poroso estan definidas por las llamadas “constantes del suelo o constantes hidrogeologicas” Porosidad. La porosidad de un terrreno se la define como la relacion del volumen de vacios (huecos) al volumen total del terreno que los contiene.

η = porosidad % Vw = volumen de agua requerida para llevar a saturar los vacios V = volumen total del suelo Mide la capacidad de una formacion para contener agua. La porosidad no indica que el acuifero rendira grandes volumenes de agua a un pozo. La porosidad depende de un gran número de factores, tales como la naturaleza fisicoquimica, del terreno, granulometría de sus componentes, grado de cementación o compactación de los mismos, efectos de disolución, de meteorización, fisuración, etc. Rendimiento especifico. Es el volumen del agua expresado como un porcentaje del volumen total del acuifero, que drenara libremente o or gravedad del acuifero, es siempre menor a la porosidad por que una parte del agua es retenida por las fuerzas capilares y moleculares. Permeabilidad. (k) Es la constante que define la capacidad del medio poroso para transmitir agua a través de si mismo.

La permeabilidad de los suelos se la define como la velovidad de infiltracion que se presenta en un medio saturado, cuando la gradiente hidraulica es igual a la unidad, es decir: V=K*i si i=1 entonces V=k De alli sus unidades sean de velocidad, pero no debe confundirse con ella y generalmente se mide en (m/dia) o (cm/dia) y (m3/dia/m2). Tiene 3 nombres Permeabilidad, Conductividad hidráulica, y Coeficiente de permeabilidad. Transmisibilidad (T) La transmisibilidad o transmisividad es el volumen de agua que es drenado a través de un franja del acuifero que alcanza todo el estrato saturado del acuífero de area unitaria en la unidad de tiempo. También se define como el producto de la conductividad hidráulica por el espesor del acuífero, considerando el flujo basicamente horizontal. T = k*m donde: T =transmisibilidad (m2/dia);(m3/dia/m) K =permeabilidad (m/dia);(m3/dia/m2). m = espesor del acuifero (m) La transmisibilidad y la permeabilidad son los dos parámetros que definen la capacidad de transmitir agua en los acuíferos. Retencion específica (Re) Se define como la cantiad de agua retenida contra la gravedad por la fuerza de retención de los pequeños poros cuando la tabla de agua es deprimida

Donde: Re = retención especifica Ar = agua retenida por el suelo Pe = producción especifica Ad = volumen de agua drenado Vt = volumen total del suelo Definición de términos relacionados con el medio permeable. Suelo homogéneo: es aquel en el cual el estrato presenta las mismas características físicas especialmente en textura y estructura, dentro de los primeros 10 m de profundidad. Suelo heterogéneo: es aquel en el cual el estrato varía en sus características físicas, presentándose estratificado dentro de los primeros 10 m de profundidad. Suelo isotrópico: es aquel en el cual la conductividad hidráulica es la misma para cualquier dirección de flujo, en este caso la permeabilidad horizontal es la misma que la vertical, es decir Kh = Kv

Suelo anisotrópico: es aquel en el cual al conductividad hidráulica cambia según la dirección del flujo, es este caso la permeabilidad horizontal es diferente al de la vertical. Movimiento del agua a través del suelo. En el suelo, el agua fluye a través de los poros interconectados que resultan de la disposición de las partículas individuales y la agregación de las mismas. Pero para que se produzca el movimiento se requiere energía y capacidad del medio poroso para transmitir agua. Ley de Darcy. Henry Darcy en 1856 formuló la ley fundamental que describe el movimiento del agua de la zona saturada a través del suelo, llegando a la conclusión de que la cantidad de agua que fluye a través de un medio poroso por unidad de tiempo ósea el caudal o descarga, es proporcional a la sección transversal A, a la diferencia entre cargas del fluido en las superficies de entrada y salida. V = k*i K = permeabilidad I = pendiente Hidráulica de pozos. Cuando el agua de un acuífero es removida por el bombeo de un pozo, el nivel piezométrico del agua subterránea desciende, originando una curva de abatimiento. Esta curva forma alrededor del pozo un cono de depresión, cuya frontera exterior define el área de influencia del pozo. En hidráulica de pozos permite evaluar las propiedades del acuífero, definiendo fronteras, rendimiento específico y efectos de futuros bombeos. Flujo permanente Se han derivado fórmulas para la descarga a través de pozos de bombeo, tanto bajo la hipótesis de flujo permanente como de flujo no permanente. El estado permanente es una condición de equilibrio por esa razón no se consideran cambios con el tiempo, si bien esto en la práctica no ocurre, la situación se aproxima a lo que tiene lugar después de un tiempo prolongado de bombeo a caudal constante. La derivación de las formulas se basa en las siguientes hipótesis:

- El pozo es bombeado a caudal constante - El pozo penetra totalmente el acuífero - El acuífero es homogéneo, isotrópico, horizontal y de extensión teóricamente

infinita

Acuífero no confinado o libre

El caudal que descarga un pozo hecho de un acuífero no confinado se puede calcular como

Donde: Q=caudal bombeado (m3/día) K= conductividad hidráulica (m/día) h0= carga piezométrica a una distancia ro (m) hw= carga piezometrica en el pozo de radio rw o a una distancia rw (m) ro= distancia desde el pozo de observación (m) rw= radio del pozo de bombeo o distancia de la carga (m)

Acuífero confinado o artesiano

El caudal que descarga un pozo hecho de un acuífero confinado se puede calcular como:

Donde: Q=caudal bombeado (m3/día) m= espesor del acuífero confinado (m) K= conductividad hidráulica (m/día) h0= carga piezométrica medida sobre el acuífero, a una distancia ro (m) hw= carga piezométrica medida sobre el acuífero en el pozo de radio rw (m) ro= distancia desde el pozo de observación (m) rw= radio del pozo de bombeo (m)

La relación de alturas (h1-h0), en este tipo de acuífero es lineal por lo tanto: h1-h0 = s donde: h1 = altura 1 h2 = altura 2 s = abatimiento entonces:

Q = C*s s = Q/C C = Q/s Constante de relación caudal abatimiento solo en acuíferos no confinados por su relación lineal de alturas, llegando a la siguiente expresión:

Flujo no permanente. Al extraer un caudal constante los abatimientos aumentan en función del tiempo entonces decimos que el pozo esta en desequilibrio y presenta un régimen variable. Para la solución cuando existe flujo no permanente se plantean los siguientes métodos:

1) Método de Theis. 2) Método de Jacob (simplificación de Theis). 3) Método de Wenzel.

Tarea, investigar los métodos.