Diapositiva 1
Profesor: Jorge Faustino
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4 al 7 de Mayo del 2010
Managua, Nicaragua
CURSO
Proteccin de fuentes y calidad de agua, con enfoque de
cuencas
MDULO II
INVENTARIO Y CARACTERIZACIN
OFICINA TCNICA NACIONAL
TEMARIO MDULO II
Balance hidrolgico.
Inventario hidrolgico
Identificacin y caracterizacin de las fuentes de agua
Clculo del volumen de agua subterrnea disponible
Clculo de los caudales de agua en las fuentes
Actividades e instalaciones de riesgo en zonas de proteccin de
agua
BALANCE HIDROLGICO E HIDROGEOLGICO
BALANCE HIDROLGICO E HIDROGEOLGICO
ENTRADAS:
Precipitacin
Agua de otra cuenca
SALIDAS:
Escorrenta
Evapotranspiracin
Agua a otra cuenca
INFILTRACIN: Movimiento vertical y horizontal, zona no saturada
y zona saturada, parte se almacena, parte escurre como flujo
hipodrmico, parte como flujo subterrneo en la cuenca o a otra
cuenca, y parte como flujo sobterrneo.
DEMANDA DE AGUA
Uso domstico: para lavar ropa, cocinar, regar las plantas,
limpiar, etc.
Uso industrial: para curtir, fabricar alimentos, realizar la
limpieza, etc.
Uso agrcola: para irrigar los campos.
Uso ganadero: para dar de beber a los animales.
En la acuicultura: para criar peces y otras especies.
Uso medicinal: para curar enfermedades, por ejemplo las aguas
termales y medicinales.
Uso deportivo o recreacional: en los deportes como natacin,
surfing, esqu acutico, canotaje, etc.
Uso municipal: para riego de parques y jardines.
Uso hidroenergtico: para la generacin de energa elctrica.
Uso en la navegacin: como medio de transporte acutico.
INVENTARIO DE FUENTES DE AGUAS
Entre las fuentes de agua dulce superficial se registrarn las
siguientes:
El agua de los ros (en todos sus rdenes de drenaje)
El agua de lagos y lagunas
El agua de los nevados
El agua de los humedales
El agua de reservorios y embalses
El agua de tanques descubiertos.
Entre las fuentes de agua subterrnea se registrarn las
siguientes:
El agua de pozos excavados
El agua de pozos perforados (diferentes profundidades)
Los acuferos (diferentes tipos)
Los manantiales
Los mantos de agua subterrnea
Aljibes (pozos cavados)
Manantiales (ojos de agua)
Pozos profundos
Inventario de extraccin de agua
UBICACIN DE FUENTES DE AGUA EN JUCUAPA
Un manantial es un flujo natural de agua que surge del interior
de la tierra desde un solo punto o por un rea pequea. Pueden
aparecer en tierra firme o ir a dar a cursos de agua, lagunas o
lagos. Los manantiales pueden ser permanentes o intermitentes, y
tener su origen en el agua de lluvia que se filtra o tener un
origen gneo, dando lugar a manantiales de agua caliente.
Un pozo es una perforacin o excavacin casi vertical o vertical,
que corta la zona de agua fretica. Un pozo artesiano se da donde el
agua captada a profundidad se encuentra a una presin hidrulica
suficiente para obligarla a subir hasta rebasar la superficie del
terreno.
RELACIN MANANTIALES Y ACUFEROS
CLCULO DEL VOLUMEN DE AGUA SUBTERRNEA
Nota: hidrogeologa
El mtodo Recarga de agua subterrnea RAS
Elaborado por FORGAES (MARN 2006), para El Salvador calcula el
agua que se infiltra en el subsuelo, basado en los principios de
Schosinky y Losilla (2000), requiere de coeficientes para calcular
la infiltracin. Este coeficiente se multiplica por un coeficiente
climtico, para lo cual se realiza un Balance Climtico (BC).
La recarga de agua en el subsuelo se calcula por la siguiente
formula:
R (recarga) = BC * Coeficiente de infiltracin (C)
Clculo del kfc
Se relaciona con la permeabilidad del subsuelo (rocas permeables
o suelos arcillosos impiden la recarga, las gravas y fallas
facilitan la recarga), los coeficientes empleados son:
Tipo de suelokfc
Suelos arcillosos, zonas urbanas0.10
Suelos compactados e impermeables
Suelo de combinacin de limo y arcilla0.15
Litosoles y regosoles de valles, zonas tectnicas
Suelos arenosos, recientes, suelos de cauces de ros0.20
Suelos no muy compactados, zonas con muchas fallas
Clculo de kp
La pendiente es un factor sumamente importante que influye sobre
la recarga, porque se relaciona directamente con la escorrenta de
agua superficial, que no llega al acufero. El mapa topogrfico es
fundamental para esta determinacin.
Pendientekp
Muy plano0.40
1 15 %0.15
15 30%0.10
30 50%0.07
50 70%0.05
> 70%0.01
Clculo de kv
El uso del suelo es un factor importante y ms cambiante en el
clculo de la recarga. Para obtener el coeficiente se parte del
calculo de la evapotranspiracin sobre los suelos con diferentes
usos. Un uso inadecuado del suelo puede bajar la recarga acufera
hasta en 50%. A continuacin algunos coeficientes ms comunes:
Uso del suelo
kv
Uso del suelo
kv
Vegetacin espinosa
0.30
Hortalizas
0.15
Tejido urbano, zonas comerciales
0.30
Cultivos anuales
0.15
Cultivo de pia
0.30
Bosque de conferas
0.15
rboles frutales
0.20
Tierras sin bosque
0.15
Bosque de galera
0.20
Zonas verdes urbana
0.15
Bosque latifoliado
0.20
Pastos cultivados
0.10
Plantaciones de bosques mono especficos
0.20
Caa de azcar
0.10
Sistemas agroforestales
0.20
Lagos, lagunas
0.00
Vegetacin arbustiva baja
0.20
Praderas pantanosas
0.05
Ejemplo de clculo:
Cultivo de granos bsicos con coeficiente igual a 0.10, BC igual
a 600 mm, suelo plano con coeficiente de pendiente igual a 0.40,
suelo arenoso con coeficiente igual a 0.20.
RECARGA = BC * C = 600 mm* C
C = 0.40 + 0.20 + 0.10 = 0.70
Recarga acufera = 600 mm * 0.70 = 420 mm/ao
Si 1 mm es igual a 1 litro de agua por m2, entonces se dispone
de 420 litros por m2 o lo que es equivalente a 4,200 m3 por
hectrea.
Por medio de la ley de Darcy
La cantidad de agua ("Q", unidad: [m/s]) que fluye a travs de un
superficie.
El superficie ("A", unidad: [m2]), ancho por espesor (a x e)
El gradiente hidrulico ("I", determinado por la distancia "L"
recorrido y la diferencia "h" de la altura del nivel fretico) y
El coeficiente de permeabilidad kf (un coeficiente especifico
para cada tipo de roca)
La "ley de DARCY" se expresa por la ecuacin:
Q = kf x A x I (con i = h/L) o tambin:
kf = Q/(I x A) (unidad para kf: [m/s])
La representacin esquemtica de la Ley de Darcy, para
realizar
el clculo de agua que se desplaza por un acufero
Ejemplo:
Calcular cuanta agua subterrnea tiene un acufero si las
condiciones son; espesor del acufero de 20 metros y ancho de 1000
metros (o sea una rea de 20,000 m2), se tienen dos pozos a una
distancia de 1000 metros, siendo el nivel piezomtrico del primero
de 91.25 metros y del segundo de 90.25 (por lo tanto el gradiente
hidrulico es de 0.0001) y la conductividad hidrulica es de 0.0006
m/seg
Kf es de 0.0006 m/seg
A es de 20,000 m2
I es de 0.001
Si Q = Kf x A x I = 0.0006 x 20000 x 0.001 = 0.012 m3/seg o sea
igual a 1,036 m3/da
MTODOS DIRECTOS
Mtodos geolgicos. Los mapas topogrficos, geolgicos y las
fotografas areas constituyen un instrumento bsico para el estudio
de las aguas subterrneas.
Mtodos geofsicos. Se requiere el acompaamiento del equipo
geofsico y los gelogos. Normalmente el reconocimiento geolgico debe
preceder, acompaar y seguir a los trabajos geofsicos.
Mtodo de hidrologa de superficie. La informacin referente a la
ubicacin y caudal de manantiales resume en muchos aspectos las
condiciones hidrogeolgicas de la zona. El aforo de las corrientes
superficiales para definir su rgimen y su regulacin.
Mtodos hidroqumicos. La toma sistemtica de muestras de agua, que
permitan conocer su variacin en el espacio y en el tiempo.
Mtodos hidrogeolgicos. Son aquellos mtodos o tcnicas que de un
modo especifico se refieren a las aguas subterrneas
CALCULO DE LOS CAUDALES
Mtodo volumtrico
Flotadores
Vertederos
Trazadores
Molinetes o correntmetros
Don Alejandro, en Valle de ngeles va ha realizar la medicin
volumtrica
RIESGOS
Fuentes de contaminacin:
Desechos domsticos,
Desechos industriales,
Desechos agroindustriales y agrcolas,
Aguas servidas domsticas,
La urbanizacin y concentracin de la poblacin profundiza la
contaminacin del agua no slo por los vertidos lquidos, si no tambin
por la cantidad de desechos slidos que se producen en los centros
urbanos, debido a que no se cuenta con procesos adecuados de
tratamiento y disposicin final de las aguas servidas.
EL PRINCIPIO DEL BALANCE HIDROL
EL PRINCIPIO DEL BALANCE HIDROL
GICO
GICO
BH, cuantificar los recursos y vol
BH, cuantificar los recursos y vol
menes del agua del ciclo
menes del agua del ciclo
hidrol
hidrol
gico.
gico.
Axioma de LAVAOISIER:
Axioma de LAVAOISIER:
Nada se crea ni se detruye, solo se
Nada se crea ni se detruye, solo se
transforma
transforma
ECUACI
ECUACI
N DE CONTINUIDAD
N DE CONTINUIDAD
Diferencia que se produce entre las entradas y salidas, que
se
Diferencia que se produce entre las entradas y salidas, que
se
traduce en agua almacenada.
traduce en agua almacenada.
Entrada
Entrada
Salida = Variaci
Salida = Variaci
n en el almacenamiento (valoraci
n en el almacenamiento (valoraci
n
n
puntual). Para periodos largos:
puntual). Para periodos largos:
Precipitaci
Precipitaci
n = Escorrent
n = Escorrent
a + Evapotranspiraci
a + Evapotranspiraci
n Real
n Real
Fuente: Unidad de Cuencas. CATIE,
2001
Concepto de cuenca hidrogrfica
Concepto de cuenca hidrogrfica
Concepto de cuenca hidrogrfica
Fuente: Unidad de Cuencas. CATIE, 2001
ECUACI
ECUACI
N DE CONTINUIDAD
N DE CONTINUIDAD
P = Escorrent
P = Escorrent
a + ETR
a + ETR
P: precipitaci
P: precipitaci
n en
n en
mm
mm
(1
(1
mm
mm
es
es
igua
igua
a 1 litro de
a 1 litro de
agua por m
agua por m
2
2
)
)
Escorrent
Escorrent
a
a
Esc
Esc
, se integra por:
, se integra por:
Escorrent
Escorrent
a superficial o directa (
a superficial o directa (
Ed
Ed
o Es), ocurre
o Es), ocurre
despu
despu
s de las lluvias, en m
s de las lluvias, en m
3
3
/
/
seg
seg
Escorrent
Escorrent
a subterr
a subterr
nea (
nea (
Esub
Esub
) o descarga de los
) o descarga de los
acu
acu
feros a r
feros a r
os, lagos o mar (depende de la
os, lagos o mar (depende de la
INFILTRACI
INFILTRACI
N), en m
N), en m
3
3
/
/
seg
seg
Donde est
n
las zonas de
recarga
P (Cuanto llueve)
E (cuanto se evapotranspira)
Escorrent
a superficial
Escorrent
a
subsuperficial
Manantial
Uso de la tierra
Profundidad y
textura del suelo
Manto rocoso:
Igneas
Sedimentarias
Metam
rficas
Acu
fero:
Confinado
No confinado
K
K
K: Percolaci
n
K
: Percolaci
n profunda
T: Transmisividad
Las aguas subterr
neas y el ciclo hidrol
gico
Mapa hidrogeol
gico (hidroipsas, reservorios, lagunas,
fallas, rocas, acu
feros) y perfiles de niveles est
ticos.
Mapa de sondeos geof
sicos
Sitios de pruebas de infiltraci
n
Sitios de aforo (r
os, pozos, manantiales)
Ubicaci
n de pozos excavados
Ubicaci
n de pozos perforados
Ubicaci
n de manantiales
Ubicaci
n de recarga artificial
INVENTARIO HIDROGEOL
INVENTARIO HIDROGEOL
GICO
GICO
Balance
clim
tico (BC)
BC = P
E
Treal
P = Precipitaci
n en
mm
E
Treal
= Evapotranspiraci
n real en
mm
Coeficiente de infiltraci
n (C )
C =
kfc
+
kp
+
kv
kfc
= Coeficiente del tipo de suelo
kp
= Coeficiente de la pendiente del suelo
kv
= Coeficiente del uso del suelo
