HIDROLOGÍA APLICADA A ESTUDIOS HIDROGEOLÓGICOS · que existe entre la Precipitación, el Caudal Superficial y la Infiltración. Una parte del agua de Infiltración, conocida como
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HIDROLOGÍA APLICADA A ESTUDIOS HIDROGEOLÓGICOS Ing. Danitza Sonia Machaca Fernandez Dirección de Geología Ambiental y Riesgo Geológico – INGEMMET Programa Nacional de Hidrogeología autonomodgar07@ingemmet.gob.pe
MAR 2015
GENERALIDADES
Dentro de los estudios hidrológicos que se realizan, cuando se quiere evaluar la posibilidad de extraer aguas subterráneas de manera permanente y segura en una zona determinada, resulta indispensable analizar la relación que existe entre la Precipitación, el Caudal Superficial y la Infiltración. Una parte del agua de Infiltración, conocida como Caudal de Recarga, llega hasta los depósitos de Aguas Subterráneas y los alimenta (Acuífero). Otra parte del agua de Infiltración es atrapada por el suelo y el resto drena en forma subsuperficial.
ESTUDIOS HIDROLÓGICOS
AGUAS SUBTERRÁNEAS
Precipitación
Caudal Superficial
Infiltración
A. PRECIPITACIÓN
• Media Aritmética
• Método de Isoyetas
• Método de Thiessen
B. TEMPERATURA
• Media Aritmética
• Método de Isolina
C. EVAPOTRANSPIRACIÓN
• Formulas Empíricas
• Penman - Monteith
• Thorwaite –Camargo
• Hargraves
• L. Turc
D. ESCORRENTÍA SUPERFICIAL
E. INFILTRACIÓN
1. PARÁMETROS METEREOLÓGICOS
2. BALANCE HÍDRICO
3. MODELO HIDROLÓGICO
4. CONCLUSIONES
CASO PRÁCTICO – CUENCA PUCARÁ
MEDIA ARITMETICA
ISOYETAS THIESSEN
𝐏𝐦 =(𝐏𝟏 + 𝐏𝟐+. . . +𝐏𝐱)
𝐗 𝐏 =
𝐏𝐱 ∗ 𝐀𝐱𝐧𝐱=𝟏
𝐀𝐱𝐧𝐱=𝟏
𝐏 = 𝐏𝐱 ∗ 𝐀𝐱𝐧𝐱=𝟏
𝐀𝐱𝐧𝐱=𝟏
MEDIA ARITMETICA
ISOLINEAS
𝑻𝐦 =𝑻𝟏 + 𝑻𝟐+. . . +𝑻𝐱)
𝐗 T =
𝑻𝐱∗𝐀𝐱𝐧𝐱=𝟏
𝐀𝐱𝐧𝐱=𝟏
Es un parámetro experimental que se debe medir en estaciones meteorológicas ubicadas en la zona de estudio. Si esto no es posible, se usan valores tomados de estaciones ubicadas en zonas cercanas.
Temperatura media mensual (t, en ºC) para cada mes del año, calculada igual que P
ETP Penman-Monteith
Thornthwaite
Hargraves Samani
L.Turc
Otros
ETR
Es la suma de la evaporación directa de agua desde la superficie del terreno y/o desde los poros y grietas del mismo, más la transpiración de las plantas.
ETP = c · {W· Rn + [1 – W] · F[u] · [ea – ed]
ETP: Evapotranspiración potencial * Cantidad de agua que perderá una superficie completamente cubierta de vegetación si en todo momento hay en el suelo agua suficiente para el crecimiento activo de las plantas.
𝑬𝑻𝒐 = 𝟏𝟔 𝟏𝟎𝑻
𝑰
𝒂
𝑬𝑻 = 𝟎. 𝟒𝟎𝒕
𝒕 + 𝟏𝟓(𝑹𝒊 + 𝟓𝟎)
•En general la mayor parte está en forma canalizada (ríos y arroyos) y se mide en estaciones de aforo construidas especialmente para ello.
• Ingreso de agua vertical en el suelo la misma que penetra por los poros, moviéndose por gradiente hidráulico y gravitacional, generando un frente húmedo que se mueve en función del tipo de suelo, la geología y del aporte de agua.
POROSIDAD PERMEABILIDAD CONDUCTIVIDAD
HIDRÁULICA
ANÁLISIS DE LITOPERMEABILIDAD
Relación de influencia y efluencia de la escorrentía superficial con el acuífero.
ANÁLISIS DE LITOPERMEABILIDAD
CARACTERÍSTICAS
LITOLÓGICAS
ESTRUCTURALES
fo
f
tp t
f
f
o f
c
Ecuaciones empíricas para estimar la Infiltración:
corresponde a la solución de la
ecuación de Richards para la tasa de
difusión de humedad (D(θ/z)) en la
superficie del suelo, cuando se
considera que K y D son constantes
independientes de la humedad del
suelo.
Se puede cuantificar la variación de almacenamiento de los acuíferos
Consiste en la aplicación del principio de la conservación de masa al conjunto de una cuenca o a una cierta parte de ella definida por unas determinadas condiciones de contorno. Durante un determinado período de tiempo en el que se realiza el balance, la diferencia entre el total de entradas y el total de las salidas debe ser igual a la variación en el almacenamiento:
Entradas Salidas Variación del
almacenamiento
1. Si un mes P ≥ ETP, entonces ese mes ETR = ETP
2. Si un mes P < ETP, entonces ese mes ETR = P + x, hasta que la suma de ambos sea = ETP.
– Si un mes no hay suficiente x para alcanzar el valor de la ETP, entonces ETR < ETP y la diferencia se llama déficit de agua en el suelo
– Si un mes P – (ETR + Δx) > 0, la fracción de P sobrante se llama superávit. SUP equivale a la infiltración I.
Vélez, 2001
Media Aritmética
Método de Thiessen
Método de Isoyetas
769.80 mm/año 𝐏𝐦 =
𝐏𝟏 + 𝐏𝟐+. . . +𝐏𝐱)
𝐗
𝐏 = 𝐏𝐱 ∗ 𝐀𝐱𝐧𝐱=𝟏
𝐀𝐱𝐧𝐱=𝟏
𝐏 = 𝐏𝐱 ∗ 𝐀𝐱𝐧𝐱=𝟏
𝐀𝐱𝐧𝐱=𝟏
794.20 mm/año
785.10 mm/año
Media Aritmética
Método de Isolinias
𝐓𝐦 =𝐓𝟏 + 𝐓𝟐+. . . +𝐓𝐱)
𝐗
𝐓𝐦 = 𝐓𝐱 ∗ 𝐀𝐱𝐧𝐱=𝟏
𝐀𝐱𝐧𝐱=𝟏
7.12 ºC
7.25 ºC
K=0.72
K=0.69 𝐄𝐓𝐨 = 𝟏𝟔 ∗ (𝟏𝟎
𝐓
𝐈)𝐚 𝐓𝐞𝐟 = 𝟎. 𝟓 ∗ 𝐊(𝟑 ∗ 𝐓𝐦𝐚𝐱 − 𝐓𝐦𝐢𝐧)
𝑬𝑻𝑹 =𝑷
𝟎. 𝟗 +𝑷𝟐
𝑳𝟐
L = P > 0.31L
0
20
40
60
80
100
120
140
160
Oct Nov Dic Ene Feb Mar Abr May Jun Jul Ago Sep
mm
/me
s
ETP - ETR
ETP ETR
El caudal de la cuenca Pucara es de: 28.07 m3/s.
𝐂𝐞 = 𝟎. 𝟖𝟏 ∗ 𝐒𝟎.𝟏𝟓𝟓 ∗𝐏𝟐
𝟏𝟔𝟎 + 𝟗𝐓
𝑪𝒆 = 𝟐𝟗𝟗. 𝟔𝟏 𝐦𝐦
% 𝐄𝐬 =𝐂𝐞
𝐏∗ 𝟏𝟎𝟎
% 𝐄𝐬 = 41.84 %
• Incluir foto
Los métodos para el calculo de los parámetros meteorológicos se emplearan de acuerdo al tipo de cuenca con la que se trabaje.
El análisis de los parámetros meteorológicos permite determinar que la variación de almacenamiento (recarga de acuífero) se cuantifica alrededor de 1275 MMC/año en la cuenca Pucará.
La infiltración real de la cuenca según el método de S.C.S. es de 399.99 MMC/año.
El análisis a nivel global de la cuenca nos permite determinar que existe el mayor aporte de a la cuenca se realiza en el periodo de (E – F – M ) en donde la precipitación alcanza los 829.67 MMC/año con 227 MMC/año.
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