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DETERMINACIÓN DEL COMPORTAMIENTO HIDRÁULICO DEL ACUÍFERO DE PIÑIPAMPA BAJO CONDICIONES ACTUALES DE EXPLOTACIÓN

NOMBRE DE LOS AUTORES -BACH. ROY MONTEAGUDO VENERO -BACH. EMERSON JOEL QUISPE ROSSELLO -NOMBRE DEL ASESOR ING. ALVARO HORACIO FLORES BOZA
by

Jonatan Ponce

on 1 September 2013

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Transcript of DETERMINACIÓN DEL COMPORTAMIENTO HIDRÁULICO DEL ACUÍFERO DE PIÑIPAMPA BAJO CONDICIONES ACTUALES DE EXPLOTACIÓN

1
NOMBRE DE LOS AUTORES
BACH. ROY MONTEAGUDO VENERO
BACH. EMERSON JOEL QUISPE ROSSELLO
DETERMINACIÓN DEL COMPORTAMIENTO HIDRÁULICO DEL ACUÍFERO DE PIÑIPAMPA BAJO CONDICIONES ACTUALES DE EXPLOTACIÓN
UNIVERSIDAD ANDINA DEL CUSCO
CARRERA PROFESIONAL
DE INGENIERÍA CIVIL
FACULTAD DE INGENIERÍA
NOMBRE DEL ASESOR
ING. ALVARO HORACIO FLORES BOZA
CUSCO, SEPTIEMBRE DE 2013
PLANTEAMIENTO
DEL
PROBLEMA
EL AGUA SUBTERRANEA EN EL CICLO HIDROLOGICO

IDENTIFICACIÓN
DEL
PROBLEMA
Desde la puesta en operación de bombeo del acuífero de Piñipamapa, a la fecha, no se tiene la caracterización hidráulica.
¿Se podrán determinar los parámetros hidráulicos del acuífero de Piñipampa?
PREGUNTA PRINCIPAL
¿El acuífero de Piñipampa
es isotrópico o anisotrópico?
PREGUNTAS SECUNDARIAS
¿De dónde proviene la recarga horizontal del acuífero?
¿Varían los cálculos según los métodos de Theis y Jacob?
¿Qué clase de acuífero es la fuente de agua de Piñipampa?
DESCRIPCIÓN DE LA SITUACIÓN ACTUAL
47.71%
420 LPS
Departamento : Cusco
Provincia : Quispicanchis
Distrito : Andahuaylillas
Localidad : Piñipampa
JUSTIFICACIÓN METODOLÓGICA
JUSTIFICACIÓN PRACTICA
JUSTIFICACIÓN SOCIOECONÓMICA
JUSTIFICACIÓN DE LA INVESTIGACIÓN
LIMITACIONES DE LA INVESTIGACIÓN
OBJETIVOS DE LA INVESTIGACIÓN
“Deducir de donde proviene la recarga horizontal del acuífero”
OBJETIVO GENERAL
“Determinar los parámetros hidráulicos del acuífero de Piñipampa.
OBJETIVOS ESPECÍFICOS
“Determinar los parámetros hidráulicos del acuífero de Piñipampa (transmisividad, permeabilidad o conductividad hidráulica, coeficiente de almacenamiento).”
“Identificar qué clase de acuífero es la fuente de agua de Piñipampa”
“Comparar los métodos de Theis vs Jacob, para analizar pruebas de bombeo”
2
MARCO
TEÓRICO
3
METODOLOGÍA
5
DISCUSIÓN
RECOMENDACIONES
Formaciones geológicas capaces de contener agua y permitir su movimiento a través de sus poros cumpliendo dos funciones importantes: (Arocha R, 1985)
DEFINICIÓN DE ACUÍFEROS
ISOTROPÍA Y ANISOTROPIA EN ACUIFEROS
EL AGUA EN LAS DISTINTAS PROFUNDIDADES DE LA CORTEZA TERRESTRE
FORMACIONES GEOLÓGICAS QUE LIMITAN LOS ACUÍFEROS
ACUICLUDOS
ACUITARDOS
ACUIFUGOS
ACUÍFERO CONFINADO
ACUÍFERO LIBRE
ACUÍFEROS SEMICONFINADOS
PROPIEDADES FÍSICAS DE LOS ACUÍFEROS
K
PERMEABILIDAD
También denominada Conductividad Hidráulica (K).
Se define como el volumen de agua que pasa en una unidad de tiempo a través de una sección de acuífero de área unitaria (1 m2).
S
COEFICIENTE DE ALMACENAMIENTO (S)
Es la cantidad de agua liberada por unidad de superficie del acuífero y por unidad de descenso del nivel piezométrico perpendicular a dicha superficie. Como el coeficiente se refiere a un volumen de agua por otro de acuífero, no tiene dimensión.
0.00005-0.005
acuíferos confinados
acuíferos libres
0.02-0.3
Ps,Rs
PRODUCCION ESPECÍFICA Y RETENCION ESPECÍFICA (Ps, Rs)
T
Es una medida de la capacidad de un acuífero para conducir o transmitir agua y se define: como el volumen de agua que pasa por unidad de tiempo a través de una franja vertical de acuífero de ancho unitario extendida en todo el espesor saturado. (Arocha R, 1985)
TRANSMISIVIDAD
HIDRÁULICA DE POZOS
VITRUBIO
PERRAULT
MARIOTTE
ISOTROPICO
Propiedades hidráulicas iguales en cualquier dirección
Cuando la conductividad hidráulica varía con la orientación
ANISOTROPICO
Almacenar agua
Conducirla
Cusco
caudal
DISTINTOS TIPOS DE ACUÍFERO
De acuerdo a las características intrínsecas del acuífero y el caudal que se extraiga del pozo, según sus variaciones en el tiempo podrá ser permanente o impermanente y en función del tipo de acuífero podrá ser libre, confinado y semiconfinado. O sea que el flujo radial hacia los pozos se podrá establecer bajo dos criterios.
ACUÍFERO CONFINADO
ACUÍFERO LIBRE
RÉGIMEN ESTACIONARIO
RÉGIMEN TRANSITORIO
Son aquellos en los cuales se interpreta no el descenso total, sino la evolución de niveles a lo largo de la prueba.
MÉTODOS GRÁFICOS DEL RÉGIMEN TRANSITORIO

METODO DE THEIS
METODO DE JACOB
ENSAYOS DE BOMBEO
Se puede hacer para determinar los parámetros hidráulicos de un acuífero, en cuyo caso se suele llamar un ensayo de acuífero.
Puede dar la información sobre el descenso del nivel de agua subterránea en el pozo de bombeo.
PIEZÓMETROS
Pozos de observación o control.
“Si los parámetros hidráulicos son semejantes, entonces el acuífero es isotrópico”
VARIABLES
HIPOTESIS
TIPO DE INVESTIGACIÓN
METODO
TIPO
NIVEL
DISEÑO DE LA INVESTIGACIÓN
NO EXPERIMENTAL
POBLACIÓN Y MUESTRA
Para la evaluación de la muestra se han empleado 5 piezómetros evaluadores
La población es todo el acuífero de Piñipampa
Los puntos de evaluación de la muestra están ubicados en el acuífero de Piñipampa.
La evaluación se realiza mediante excavaciones in situ
CRITERIOS DE INCLUSIÓN
INSTRUMENTOS
FICHAS DE CAMPO
PROCEDIMIENTO DE RECOLECCIÓN DE DATOS
EXCAVACIÓN Y CARACTERÍSTICAS DE LOS POZOS DE ESTUDIOS
Las pruebas de descenso duraron 3 horas la cual se ejecuto con un caudal constante de 210 LPS o 1844 m3/día
NIVELACIÓN
PRUEBAS DE DESCENSO
PROCEDIMIENTO DE ANÁLISIS DE DATOS
REGMEN ESTACIONARIO
Se transforman las unidades de los diferentes valores para llegar a un resultado fina
Resumen

Se grafican tablas en orden descendente de los obatimientos de los diferentes piezometros.
Se identifica las distancias de los piezometros a la bomba así como el radio del pozo de bombeo
Se identifican las diferencias del N.E. con cada descenso con respecto a los tiempos transcurridos
Se procede a calcular la permeabilidad y posteriormente la transmisividad.
REGMEN TRANSITORIO THEIS
Se representa los datos descensos-tiempos en un papel logarítmico.
Calcamos esos datos sobre un papel vegetal, marcando también alguna línea vertical y horizontal.
Se superpone la curva de campo desplazando los ejes de ambos gráficos hasta tener una perfecta o cercana coincidencia.
Conseguida la superposición marcamos en el vegetal un punto de ajuste, calcando un punto cualquiera del gráfico patrón.
Calculamos las transmisividad y el coeficiente de almacenamiento.
REGMEN TRANSITORIO JACOB
Se representan los puntos en un gráfico semi logarítmico: en abscisas los tiempos y en las ordenas los descensos.
Se gráfica una linea de tendencia que cruce por lo menos un ciclo logarítmico.
Se escoge el ciclo logarítmico y se resta los valores interceptados por las abscisas.
Se calcula la transmisividad.
Se calcula el coeficiente de almacenamiento
4
RESULTADOS
después de 3 horas de bombeo a caudal constante.
Resumen
METODO THEIS
Piezómetro 5
Obtenemos las siguientes coordenadas:
Descenso = 0.06 m
Tiempo = 18 m
Calculo de la transmisividad
Calculo del coeficiente de almacenamiento
1.- Una vez terminada las pruebas de bombeo la recuperación del acuífero fue violenta, tardo aproximadamente 10 minutos.
2.- El cálculo de los parámetros hidráulicos por el régimen permanente permite calcular los la transmisividad (T) y la permeabilidad (K); mientras el cálculo de los parámetros hidráulicos por el régimen transitorio permite calcular la transmisividad (T) y el coeficiente de almacenamiento (S).
3.- El Pz-4 tiene un nivel estático por debajo del todos piezómetros debido a que el momento de la prueba estaba funcionando la bomba 1, esto se debe a que por lo menos una bomba siempre tiene que estar en funcionamiento.
4.- Para el cálculo de la transmisividad por el régimen permanente se asume un espesor de b= 100 m, mientras que en el régimen transitorio no asume la profundidad del acuífero.
5.- No existe ninguna referencia bibliográfica sobre los rangos en los cuales varían los parámetros hidráulicos hallados por diferentes métodos de análisis de un pozo de bombeo y los diferentes piezómetros.
PZ-1
PZ-3
donde:
METODO JACOB
Coeficiente de almacenamiento
Una vez recolectado los datos, procesados los mismos y obtenida la información que de ello se generó conjuntamente con los respectivos análisis, se obtuvieron resultados que han permitido presentar un conjunto de conclusiones relevantes:
 
1.- La hipótesis: “Si los parámetros hidráulicos son similares, entonces el acuífero es isotrópico”, queda demostrado que los parámetros hidráulicos son semejantes en el régimen estacionario en los piezómetros 1, 2, 3, 4 con los valores de permeabilidad 61.18 m/día, 60.05 m/día, 61.09 m/día y 61.42 m/día respectivamente y transmisividad de 6117.78 m2/día, 6005.58 m2/día, 6109.19 m2/día, y 6141.60 m2/día respectivamente. También bajo el régimen transitorio los valores de la transmisividad según Theis son 8493.24 m2/día para la bomba y para los piezómetros 1, 2, 3, 4 de 15198.47 m2/día, 16042.83 m2/día, 15198.46 m2/día y 15694.07 m2/día y coeficiente de almacenamiento 0.061, 0.084, 0.066, 0.077 respectivamente, y en el método de Jacob se obtuvo los valores de transmisividad 8502.42 m2/día para la bomba, y para los piezómetros 1, 2, 3 y 4 los resultados de 14436.31 m2/día, 15811.2 m2/día, 13834.80 m2/día, 13834.80 m2/día y coeficiente de almacenamiento de 0.105, 0.228, 0.156 y 0.118 respectivamente. Dados estos resultados se concluye que la hipótesis es válida.
2.- De la inspección y perforación de los pozos de observación 1, 2, 3, 4 y 5 realizados en campo se llegó a la conclusión de que el acuífero es libre porque el nivel freático tuvo los siguientes valores 2.64m, 2.771m, 2.685m, 3.360m y 2.746m.Cabe aclarar que el piezómetro N° 4 tuvo un diferente nivel ya que en ese momento estaba en funcionamiento la bomba N° 1 que contribuyo a su abatimiento.
Además el coeficiente de almacenamiento calculados por los dos métodos de Theis y Jacob están en el rango de 0.02 y 0.3 lo que valida que el acuífero es libre.
3.- La transmisividad calculada por Theis en los piezómetros 1, 2, 3, 4 y 5 permiten conducir mayor cantidad de agua del acuífero a comparación del método de Jacob, y para en el pozo de bombeo la capacidad de transmitir agua según Jacob ligeramente superior que el método de Theis, considerando dichos valores semejantes.
El coeficiente de almacenamiento según los métodos de Theis son menores de los calculados por el método de Jacob, lo que indica que según este último método se podría extraer mayor cantidad de agua a comparación del método de Theis.
4.- La permeabilidad y transmisividad calculada según el régimen permanente en el pozo de observación 5 es de 66.90 m/día, 6689.77 m2/día respectivamente lo cual indica que estos valores son mayores que los demás piezómetros como se indica en la primera conclusión. De igual manera en el régimen transitorio por el método de Theis la transmisividad es de 24064.22 m2/día y por el método de Jacob 22135.68 m2/día, tales valores son superiores en comparación a los piezómetros 1, 2, 3 y 4 como se menciona en la conclusión uno. Por ello deducimos que la recarga horizontal del acuífero de Piñipampa es del rio Vilcanota.
De las futuras perforaciones es vital obtener los cortes litológicos ya que será información que permitirá comprender, integrar e interpretar la geología de la zona.
Es conveniente planificar y llevar una serie de pruebas de bombeo en la zona de estudio así como también instalar una red de piezómetros con la finalidad de controlar mejor los abatimientos y obtener mejores resultados.
Instalar sondeos eléctricos a los piezómetros para una mejor precisión de datos en los abatimientos.
Como se deduce que la recarga del acuífero de Piñipampa proviene del rio Vilcanota se recomienda realizar análisis bacteriológico, físico y químico de las fuentes para corroborar la deducción de que la recarga del acuífero proviene del rio y para determinar el grado de aceptación como recurso hídrico de mejor calidad.
Se sugiere realizar investigaciones para determinar el grado de aporte del rio Vilcanota en comparación con otras fuentes verticales (lluvia) u horizontales (manantes u otros).
5
4
3
1
2
THEIS
JACOB
Los recursos hídricos son renovables pero limitados, y como el agua es un elemento fundamental para la vida del hombre y los animales, así como para el desarrollo de la agricultura y la industria, esa limitación se está haciendo sentir más intensamente cada día, aun en aquellos países que cuentan con abundancia de precipitaciones anuales que son fuente cíclica de renovación de los mencionados recursos. Esta situación se debe fundamentalmente al crecimiento de la población y al desarrollo científico-técnico del mundo moderno.
Una parte más o menos importante de los recursos hídricos globales está representada por el agua subterránea en dependencia de las características hidrológicas, geológicas y de otros tipos de la región que se trate.
En esta tesis se llevó a cabo el cálculo de las propiedades hidráulicas del acuífero de Piñipama como son la transmisividad (T), permeabilidad (K) y coeficiente de almacenamiento (S) utilizando pruebas de bombeo en el régimen permanente y transitorio, estos valores calculados son un requisito indispensable para cualquier investigación hidrogeológica.
Introducción
DARCY
GRACIAS
INGENIEROS
HALLEY

6
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