Modelamiento y simulación de un acuífero confinado para determinar el caudal que entra a un rio

FACULTAD DE INGENIERÍA DE PROCESOS.

ESCUELA DE POSTGRADO.

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MAESTRIA EN CIENCIAS CON MENCION EN INGENIERIA AMBIENTAL

CURSO:

Modelamiento ambiental

DOCENTE:

Dr. Rolando S. Basurco Carpio

ALUMNOS:

Cáceres Cano, José Luis

TALLER:

“Modelamiento y simulación de un acuífero confinado para determinar el caudal que entra a un rio.

Arequipa- Perú

2018

CONTENIDO

1. PRESENTACION        1
2. JUSTIFICACION        1
3. OBJETIVOS        2
4. REVISION BIBLIOGRAFICA

1. Acuífero        2

1. Acuífero confinado        3
2. Acuífero no confinado        3
3. Acuífero semi – confinado        4

1. Importancia del modelamiento del agua subterránea        5
2. Propiedades físicas de un acuífero        5

1. Porosidad        5
2. Permeabilidad        7
3. Nivel piezométrico (gasto subterráneo)        8
4. Transmisividad        8
5. Potencial Hídrico         9

 4.3.6 Ley principal del flujo de agua subterránea (Ley de Darcy)        9

V.         METODOLOGIA.        12

        5.1 Formulación de las Ecuaciones.        12

        5.2 Modelación en programa MATLAB        13

        5.3 Presentación del grafico de modelamiento        14

VI.        RESULTADOS Y DISCUSIÓN        15

VII.        CONCLUCIONES        15

VIII.        REVICION BIBLIOGRAFICA        16

1. PRESENTACION

Uno de los temas palpitante es el estudio de la modelación de agua subterránea o acuíferos. Actualmente existen nuevas técnicas que están en constante evolución., que se utilizan para solución diversas variables.

Estos modelos son una herramienta que ayuda a comprender y analizar un sistema acuífero y a solucionar algún problema específicos relacionados al tema; para esto se requiere la recopilación datos de información tanto de campo como parte prioritaria; así como conocer la formación de un modelo conceptual del comportamiento del acuífero, una vez analizados los modelos analíticos y numéricos existentes y de aplicarlos como herramientas, es probable de solucionar  problemas específicos respecto al tema.

Los recursos hidráulicos subterráneos más comúnmente denominadas aguas subterráneas o “acuíferos”, son muy importantes, en el que emplean diferentes modelos de simulación para su estudio, con el fin de estudiar no solo su comportamiento, si no también determinar algunos parámetros como: el nivel freático del acuífero, la magnitud del flujo subterránea, etc.

En muchos casos existe una sobre explotación de estos acuíferos, ya que tienen entrada solo en ciertas épocas año (avenidas) que permiten recargarse, luego éstas escasean por el uso excesivo de este vital elemento., sobre todo en zonas de la costa. En otros casos pueden ocasionar problemas de contaminación como en la agricultura, por el uso indiscriminado de productos químicos, ocasionado problemas de contaminación de acuíferos, aun poco estudiados.

1. JUSTIFICACION

Existen un sin número de variables que se pueden estudiar mediante la modelación y simulación, con programas muy sofisticados en estudios de acuíferos.

Así, existen actualmente la contaminación de ríos o manantiales en diferentes zonas aun poco estudiadas por el uso excesivo de fertilizantes y pesticidas en el caso de la agricultura  que son contaminadas con nitratos y  llevadas por el agua por medio de la lixiviación o vertederos de residuos a un rio o manantial de aguas subterráneas;  que luego éstas son utilizadas por la población para el consumo humano, trayendo consigo problemas para la salud como la denominada metahemaglobinemia más conocido como el síndrome de “niños azules”.

También existen otros contaminantes como son los compuestos organoclorados como el “bifinilos policlorados”, considerados como contaminantes orgánicos., que pueden ocasionan problemas neurotóxicos y trastornos endocrinos., también mencionan al solvente orgánico “tricloroetileno” que está relacionado con los problemas de la depresión, sordera, daño al hígado, problemas cardiacos y problemas visuales. Todo esto, se pueden evaluar mediante la modelación y simulación, utilizando estos programas.

Por tanto, como parte de nuestro trabajo taller del curso de modelación ambiental, realizaremos un modelo de simulación de un acuífero confinado, para determinar el caudal, en el programa o software Matlab, que utiliza modelos matemáticos, para calcular el comportamiento del agua subterránea. Motivo por el cual nos hemos planteado los siguientes objetivos:

1. OBJETIVOS

• Conocer el modelamiento y simulación de un acuífero confinado.
• Determinar cuál es la ecuación que gobierna el sistema de modelamiento y simulación en un acuífero confinado mediante un programa software.
• Demostrar el arrastre de contaminantes disueltos en el agua y que pueden llegar a contaminar un cuerpo de agua.

1. REVICION BIBLIOGRAFICA.

1. ACUIFEROS

Es un cuerpo de agua subterránea producto de la filtración de ésta, a través de las distintas capas del suelo. Que proviene de diferentes fuentes como la precipitación (lluvia), ríos, quebradas superficiales o subterráneas. Los acuíferos dan origen pozos y manantiales.

Se los puede definir también como aquella formación geológica capaz de almacenar -porosidad- y transmitir - permeabilidad- el agua a través de aquella en cantidades relativamente significativas, y que pueda extraerse mediante obras de captación.

En otros casos, se denomina acuífero a aquellas formaciones geológicas que almacena y liberan agua, con la particularidad, de carácter móvil y renovable de las aguas que llegan y saturan el medio permeable, permitiendo que el hombre pueda extraerla y aprovecharla en cantidades económicamente apreciables para sus necesidades (Alaya, 2014).

El agua subterránea es como cualquier otro recurso mineral debe ser prospectado explorado y explotado racionalmente conocimiento de manera precisa las condiciones en las que yace en el subsuelo. A diferencia de otros recursos es un recurso renovable, pero la mantención de los parámetros de calidad y cantidad implica un conocimiento preciso del ciclo hidrológico (Gancio, F. (2015).

1. ACUÍFERO CONFINADO

Es un tipo de clasificación de un acuífero, según las presiones hidrostáticas, también denominados cautivos, a presión en carga: en ellos el agua está sometida a una presión superior a la atmosférica y ocupa totalmente los poros o huecos de la formación geológica. Si se extrae agua de él, ningún poro se vacía, solo disminuye la presión del agua (Gancio, 2015).

Esto ocurre cuando el agua subterránea es confinada entre dos capas impermeables bajo una presión mayor atmosférica. En un pozo que penetra en este tipo de acuífero el nivel de agua se elevara sobre el fondo del lecho confinada,

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Figura 1: Acuífero confinado

Fuente:  Gancio, F.(2015).

1. ACUIFERO NO CONFINADO

Son aquellos en el nivel del agua se encuentran por debajo del techo de la formación permeable. Liberan agua por desaturación, es decir, el agua que ceden, es  gua que tiene almacenada, y están compuestos por material geológicos altamente permeables (Diaz, 2015).

También denominados acuífero libre o freáticos, en ellos existen una superficie libre de agua almacenada que está en contacto con el aire y a la presión atmosférica. Entre la superficie del terreno y el nivel freático se encuentra la zona no saturada. La superficie hasta donde llega el agua, se denomina superficie freática; cuando esta superficie es cortada por un pozo se habla del nivel freático en ese punto (Gancio,2015).

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Figura 2. Acuífero libre o no confinado

Fuente: http://cybertesis.urp.edu.pe/bitstream/urp/1039/1/DIAZ_PJ.pdf

1. ACUIFERO SEMI CONFINADO

Es un acuífero contenido entre dos capaces impermeables, pero en el existen movimiento vertical del agua a través de una porción permeable de estos capaces impermeables, tal como se en la figura (Diaz,2015).

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Figura 3: Acuífero semiconfinado

http://cybertesis.urp.edu.pe/bitstream/urp/1039/1/DIAZ_PJ.pdf

1. IMPORTANCIA DE MODELAMIENTO DE AGUAS SUBTERRANEAS

Se entiende por modelamiento de un acuífero, al procedimiento ya sea analítico, matemático o analógico, que nos permite analizar la simulación del comportamiento hidrodinámico de los sistemas subterráneos.

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