UNIVERSIDAD DE LOS ANGELES.

Nombre del alumno: Jos Gabriel Galindo Romero

Nombre del Maestro:Ing. Daniel Tllez Ros.

Carrera: Ing. Civil. TEMA:MOVIMIENTO DEL AGUA SUBTERRNEA. Cuatrimestre. Noveno sabatino

Materia:Aguas Subterrneas.

MOVIMIENTO DEL AGUA SUBTERRNEALEY DE DARCYLa Ley de Darcy describe, de forma emprica el flujo de agua a travs de medios porosos. La Ley, denominada con el nombre de su descubridor (Henri Darcy, 1856) fue desarrollada a partir de una diversa serie de experimentos ejemplificados en la figura siguiente.Una de las formas matemticas de expresar la Ley de Darcy, de acuerdo con el anterior experimento, es como sigue:

donde v es la descarga especfica ([L/T]), Q el caudal de entrada y salida del cilindro ([L3/T]) y A el rea del cilindro ([L2]). Los experimentos de Darcy mostraron que v es directamente proporcional a la diferencia de nivel entre la entrada y la salida del cilindro (h) cuando la longitud del mismo es constante (l) e inversamente proporcional a su longitud (l), mientras h se mantiene constante. De esa manera, tambin podemos expresar la Ley como:

en la que dh es la variacin de la carga hidrulica o del nivel piezomtrico y dh dl el gradiente hidrulico. K ([L/T]) es una constante de proporcionalidad, caracterstica del medio y del tipo de fluido que circula a travs de l, y que recibe el nombre de conductividad hidrulica. A veces la existencia de cierto potencial osmtico en materiales arcillosos puede explicar lo que ha quedado en denominarse el gradiente umbral, o gradiente por debajo del cual el agua no se mueve o no sigue el comportamiento lineal definido por la Ley de Darcy.Combinando las ecuaciones anteriores, vemos que la Ley de Darcy tambin puede escribirse como:

PERMEABILIDADY CONDUCTIVIDADLa permeabilidad de un material es la capacidad que este tiene de transmitir un fluido, en este caso agua. Un material ser ms permeable cuando sea poroso y estos poros sean de gran tamao y estn conectados.Es la propiedad de las rocas de permitir o no el flujo del agua; es decir, un estrato geolgico siendo poroso puede contener agua, pero si los espacios vacos no se interconectan, el agua no circula.Esta libertad de movimiento depende de: Tamao y forma de las partcu-las, gradacin del material y viscosidad del agua. El coeficiente de per-meabilidad de un material, se define como el volumen de agua que asa por unidad de tiempo, a travs de una seccin de acufero de rea unitaria (1 m2), cuando el gradiente hidrulico es unitario y la temperatura este en promedio de 15C.La Permeabilidad tiene dimensiones de velocidad m/da m3/da/m2 (Arocha, 1980).La permeabilidad de las rocas intactas es, en general, muy baja y, por tanto, es de esperar que su capacidad para drenar el agua sea muy baja. Sin embargo, si la roca es discontinua como resultado de la existencia de diversos tipos de familias de juntas, su permeabilidad puede ser considerablemente mayor dado que actuarn como canales preferentes de flujo.De acuerdo con Snow (1968), es posible calcular una permeabilidad equivalente o la conductividad hidrulica equivalente para una familia de fracturas planas, de acuerdo con las siguientes ecuaciones:

para las que K representa la conductividad hidrulica equivalente del macizo rocoso, k la permeabilidad equivalente, N el nmero de discontinuidades por unidad de longitud a lo largo de un afloramiento ([L-1]). En ste caso, el producto N b representa la porosidad planar.Conductividad hidrulica. Se define como la velocidad de infiltracin que se presenta en un medio poroso saturado, la cual se expresa en forma cuantitativa. La conductividad hidrulica es una de las caractersticas del suelo ms difciles de evaluar en campo, debido a las variaciones que sufre este, tanto horizontal como verticalmente. Este valor es de amplio uso en la tcnica del riego y drenaje, dado que condiciona el diseo de canales de riego y drenaje y la estimacin de prdidas de agua por infiltracin. TRANSMISIBILIDAD Y COEFICIENTE DE ALMACENAMIENTOUn concepto muy til en la prctica habitual es la transmisividad o transmisibilidad de un sistema acufero, la que mide la cantidad de agua, por unidad de ancho, que puede ser transmitida horizontalmente a travs del espesor saturado de un acufero con un gradiente hidrulico igual a 1 (unitario). La transmisividad es el producto de la conductividad hidrulica (K) y el espesor saturado del acufero (b): T = bK Para un acufero compuesto de muchos estratos la transmisividad total es la suma de las transmisividades de cada estrato:T = Ti i =1 n

COEFICIENTE DE ALMACENAMIENTO Si se produce un cambio en el nivel de agua en un acufero saturado, o una unidad confinada, una cantidad de agua puede ser almacenada o liberada. El coeficiente de almacenamiento, S, es el volumen de agua, por unidad de rea y cambio en altura de agua, que una unidad permeable absorber o liberar desde almacenamiento. De acuerdo a esta definicin esta cantidad es adimensional.Se define como Coeficiente de Almacenamiento (S) del acufero al volumen desplazado por una columna del acufero de superficie unitaria (1 cm ) cuando la superficie fretica desciende un valor unitario (1 cm) en un acufero libre, lo que equivale esencialmente al rendimiento especfico (porosidad eficaz). El mismo concepto, aplicado a un acufero confinado, implica el descenso en un valor unitario de la presin hidrosttica en la columna del prisma acufero considerado. Los valores promedio de S para acuferos libres oscilan entre 0.3 a 0.05, mientras que para acuferos cautivos, donde predomina el espesor (e) sobre el Coeficiente de Almacenamiento, estn entre0.001 a 0.00001.

SUPOSICIONES DE DUPUIT PARA ACUFEROS FRETICOS

Para flujo plano: desistir de una red de flujo. La altura h = hg de lnea de infiltracin contiene la informacin completa h = h(x): puede ser resuelta de manera analtica.

Las dos ltimas ecuaciones se emplean para dimensionarla depresin del nivel fretico de un tramo largo. h1 es el nivel fretico original y h0 es el la altura despus de la depresin del nivel fretico mediante bombeo u otra accin.

ECUACIONES DEL MOVIMIENTO DE AGUA EN UN MEDIO POROSO.El flujo en suelos saturados fue estudiado en detalle por el ingeniero francs Henry Darcy, quien luego de ser contratado por la ciudad de Dijon para que diseara un sistema de filtros de arena para purificar el agua de la ciudad, present en 1856 una ecuacin que describe el movimiento del agua en medios porosos, tales como el suelo saturado.

Donde V, es la velocidad del flujo en el medio poroso [cm/h]; H1 y H2, representa la carga hidrulica neta entre los puntos 1 y 2, o dicho de otra forma la energa potencial del agua [cm]; L, representa la distancia entre los puntos 1 y 2 medida a lo largo de la trayectoria de flujo [cm] y k, es el valor de la conductividad hidrulica [cm/h]. Es necesario hacer claridad entre los conceptos de permeabilidad y conductividad hidrulica, los cuales en algunas ocasiones han sido utilizados como sinnimos, aunque en realidad no lo sean.EVALUACIN DEL AGUA SUBTERRNEAPara evaluar aspectos importantes del agua subterrnea y poder implementar soluciones de gestin se requieren datos hidrogeolgicos, tanto de la condicin bsica inicial como de las variaciones en el tiempo (Tabla l). La recoleccin de los datos que registran las variaciones en el tiempo es lo que generalmente se considera.

Como el monitoreo del agua subterrnea. Dicho monitoreo comprende la recoleccin, anlisis y almacenamiento de un nmero determinado de datos en forma regular, conforme a circunstancias y objetivos especficos. El tipo y volumen de datos requeridos vara considerablemente en funcin del aspecto de gestin de que se trate, pero inevitablemente tambin depender de los recursos financieros disponibles.FLUJO RADIAL HACIA UN POZOEl flujo hacia el pozo en un yacimiento limitado superior e inferiormente por capas impermeables puede ser representado por el modelo de flujo radial (algunas veces referido como radial-cilndrico) tal como se muestra en la Figura 2.17. Este caso es el que con ms frecuencia se utiliza en pruebas de presin. Las coordenadas cilndricas (r,,z) son apropiadas para el estudio del proceso de flujo porque las lneas de flujo siguen la direccin de r y los gradientes de presin a lo largo de y z son nulos.

ESTADO ESTACIONARIO Y ESTADO TRANSITORIOLa Modelacin Numrica de Acuferos contempla la presentacin de los principios bsicos del flujo de agua subterrnea, las propiedades fsicas del medio natural y los parmetros geohidrolgicos que intervienen en la formulacin de los modelos matemticos que describen el fenmeno. Se presentar el sustento experimental de la Ley de Darcy as como su representacin matemtica y su aplicacin para el clculo de flujo en el caso unidireccional. Utilizando el principio de conservacin y la representacin vectorial de la Ley de Darcy se obtendrn las ecuaciones de gobierno para el caso de flujo estacionario y para el de flujo transitorio, considerando acuferos confinados y acuferos freticos. A partir de los modelos matemticos se expondrn las limitantes de las soluciones analticas y la alternativa de las soluciones numricas.Se presentarn los mtodos y criterios para la discretizacin del dominio del flujo y las tcnicas para la simulacin numrica del flujo de agua subterrnea para el caso estacionario y transitorio.Modelos de flujoDebido a que estn sustentados por bases tericas muy desarrolladas y contrastadas y al hecho de que analizan sistemas relativamente sencillos, los modelos de flujo de aguas subterrneas se caracterizan por ser de gran precisin, ofreciendo una alta calidad de resultados, siempre que se respeten de forma escrupulosa las distintas etapas de desarrollo del modelo.En materia de hidrologa subterrnea, la modelizacin del flujo se complica sustancialmente por un doble motivo: en primer lugar, por la existencia de una zona no saturada y una zona saturada, en las que el movimiento del agua difiere sustancialmente; en segundo lugar, por la complejidad que introduce, a efectos de la modelizacin, la existencia de medios que no puedan considerarse porosos.. AQUIFEM-N Es un modelo multicapa cuasi-tridimensional de elementos finitos capaz de predecir el flujo del agua subterrnea en dos o tres dimensiones. Asimismo es capaz de predecir el transporte de solutos en dos dimensiones aunque requiere conocer el comportamiento del contaminante que se estudie. Constituye una extensin multicapa del modelo AQUIFEM-1 (Wilson et al., 1979; Townley y Wilson, 1980; Anderson y Woessner, 1992). Se suele utilizar para simular el flujo en acufero regionales. Usa elementos finitos triangulares lineales para representar la geometra de un acufero. Presenta una amplia flexibilidad de opciones para asignar los atributos espaciales de las propiedades del acufero y las distribuciones espaciales y temporales de los valores de contorno. En acufero simple se puede aplicar para estudiar el comportamiento del flujo de aguas subterrneas tanto en rgimen estacionario como en rgimen transitorio. Igualmente se puede aplicar para el estudio del flujo del agua subterrnea en sistemas acuferos complejos tanto en rgimen estacionario como transitorio. Sin embargo, en el caso del estudio de una seccin vertical bidimensional este modelo se puede aplicar para analizar el comportamiento del flujo del agua subterrnea en rgimen estacionario y para predecir el transporte de contaminantes en rgimen estacionario y transitorio.MEDICIN DE PARMETROSLa calidad (qumica) del agua subterrnea refleja los aportes desde la atmsfera, el suelo y las reacciones agua-roca (meteorizacin), as como tambin desde fuentes de contaminacin tales como minas, reas despejadas, agricultura, lluvias cidas, residuos domsticos e industriales. El movimiento relativamente lento del agua a travs del terreno indica que los tiempos de permanencia de las aguas subterrneas estn generalmente dentro de rdenes de magnitud mayores que los de las aguas superficiales. Como en el caso de la calidad de las aguas superficiales, es difcil simplificarla a unos pocos parmetros. Sin embargo, en el contexto de geoindi-cadores, se ha realizado una seleccin de unos cuantos parmetros importantes de primer or-den y de segundo orden que pueden usarse en la mayora de los casos para evaluar procesos o tendencias significativos en una escala de tiempo de 50 a 100 aos. Los parmetros se refieren a las propiedades fsicos del acufero que son constantes con el tiempo, pero que s pueden variar de un sitio al otro.Parmetros importantes son la topografa, la geometra y distancias, el espesor de las capas de suelo y la conductividad hidrulica (o permeabilidad, en el caso del agua), la transmisividad hidrulica, la resistencia hidrulica, la porosidad del suelo, el coeficiente de almacenamiento del suelo, y la capilaridad de la zona no saturada.Algunos parmetros pueden ser influidos por cambios de la situacin del agua subterrnea, como el espesor de una capa del suelo, que puede disminuir cuando se baja el nivel fretico. Este fenmeno se llama subsidencia. En este caso, el espesor no es un parmetro propio sino ms bien un variable dependiente: Exactitud de los datosLa aplicabilidad de un modelo de agua subterrnea a una situacin real depende de la conformidad del modelo con la realidad. Tambin depende de la exactitud de los datos de entrada y de los parmetros. Su determinacin pide un estudio considerable como la coleccin de los datos requeridos. Ya que muchos parmetros tienen bastante variacin espacial, se necesita una opinin experta para llegar a valores representativos.Anlisis de sensibilidadLos modelos pueden ser utilizados tambin para el anlisis "si - entonces": si el valor de un parmetro is A, entonces que sera el resultado, y si el valor ms bien es B, entonces que sera la influencia. Este anlisis puede rendir una impresin aproximada del comportamiento del agua subterrnea, pero tambin puede servir para hacer un anlisis de sensibilidad que ayuda responder a la pregunta: qu factores tienen influencia significante y cual no? tal informacin se pueden restringir las investigaciones a los factores de mayor importancia.CalibracinCuando suficientes datos hayan sido recopilados, se pueden determinar algunos datos faltantes por el mtodo de calibracin, que implica que uno asume un rango de valores para el valor no conocido o dudoso de cierto parmetro ejecutando el programa del modelo repetidamente con los diferentes valores en el rango. Despus uno compara los resultados de los variables dependientes obtenidos con los valores bien conocidos de datos correspondientes, se elige el valor en el rango que da el resultado ms cercano, y entonces se asume que este es el valor verdadero. Por ejemplo, cuando datos de la salinidad del agua subterrnea son disponibles y los valores de la conductividad hidrulica son inseguros, uno asume un rango de valores de conductividad y se selecciona el valor de conductividad como real que rinde una salinidad igual o casi igual al valor de salinidad medido. Esto significa que el flujo subterrneo, como gobernado por la conductividad hidrulica, concuerda con las condiciones de salinidad. Este procedimiento es semejante a la medicin del flujo en un canal introduciendo agua muy salina por goteo y midiendo la concentracin del flujo aguas abajo.ENSAYOS DE LABORATORIO.Permemetro de carga constante: para suelos de alta permeabilidad, como arenas y gravas.Permemetro de carga variable: para suelos de mediana permeabilidad a bajapermeabilidad, como limos y arcillas.El aparato para el ensayo de permeabilidad con carga variable consta bsicamente de: Celda del permemetro Depsito de agua desaireada y destilada o des-ionizada. Tanque de inmersin con desborde. Termmetro. Cronmetro.Ensayo de carga variable.El ensayo de carga variable, es un mtodo para determinar la conductividad hidrulica de un suelo en laboratorio, este permemetro que se muestra en la Figura 4.23 generalmente es usado para suelos de grano fino como ser arenas finas, limos y arcillas.En estos suelos, el flujo de agua que circula a travs de estos es demasiado lento como para poder hacer mediciones precisas con el permemetro de carga constante, por lo que el permemetro de carga variable puede medir conductividades hidrulicas comprendidas entre 10-4 < k < 10-7 m/s.En un cilindro de unos 100 mm de dimetro se introduce la muestra representativa de suelo, donde los extremos superior e inferior estn protegidos por una piedra porosa. Al igual que en el ensayo de carga constante, es importante que la muestra de suelo este completamente saturada, para lo cual se sigue un procedimiento similar de saturacin al anteriormente descrito.La muestra confinada en el cilindro, se la introduce en un reservorio anegado de agua que cuenta con un vertedor de nivel constante. Luego, se conecta un tubo de carga en el extremo superior del cilindro que contiene la muestra de suelo. La prueba se lleva a cabo llenando el tubo de carga con agua, permitiendo as que el agua desairada pase a travs de la muestra de suelo por un tiempo (t). Se registra el nivel de la columna de agua en el tubo de carga al empezar y al finalizar el ensayo. Luego de registrar estos datos, se repite el ensayo con un dimetro diferente del tubo de carga. Por lo general se utilizan tres dimetros diferentes del tubo de carga, la conductividad hidrulica real ser la media aritmtica de las conductividades correspondientes a los diferentes dimetros del tubo. Por lo general se reportan tambin los pesos unitarios inicial y final y el contenido de humedad de la muestra.En algunos casos puede darse la posibilidad de no disponerse de tubos de dimetro variado, en ese caso lo que se hace es hacer variar la altura inicial de la columna de agua en el tubo ha elevaciones diferentes. Sin embargo deben efectuarse algunas correcciones. En la Figura 4.24, se muestra el permemetro de carga variable de forma simplificada.Segn la ley de Darcy, el caudal que circula por el sistema ser:

Para un tiempo t, el agua del tubo de carga desciende de un nivel h1 hasta un nivel h2. Puede decirse entonces que una taza de flujo q entre los niveles h1 y h2 circula por el sistema, hasta rebalsar en el reservorio inferior. Por lo tanto si el nivel en la columna se reduce un dh en un tiempo dt entonces se tendr que:Dnde:

q = Caudal de agua que circula a travs del sistema.a = rea de a seccin transversal del tubo de la columna de agua.

PROCEDIMIENTO DEL ENSAYO EN PERMEMETRO DE CARGA CONSTANTESe deben seguir los siguientes pasos considerando un permemetro tipo:a) Ensamblado del aparato con los elementos arriba mencionados.b) Preparacin de la celda: Se debe verificar que la celda est limpia y seca y determinar su peso, dimetro y altura. Adems verificar la estanqueidad de la misma.c) Preparacin de la muestra: En todos los casos la muestra debe calzar perfectamente en la clula sin dejar cavidades en su permetro. Si se desea obtener la permeabilidad vertical lamuestra deber prepararse considerando ste eje. , Si se busca la permeabilidad horizontalo paralela al sentido de los estratos se tomar el eje horizontal como gua. Se debe pesar la muestra y determinar la humedad. Si se tratan de muestras recompactadas, el suelo a lahumedad requerida es compactada en el molde para llegar a la densidad buscada. En ste caso tambin se deber pesar y determinar humedad. Se colocar una piedra porosa en la base de la muestra y otra en contacto con su cara superior.d) Saturacin de la muestra: Haciendo vaco saturar la muestra el tiempo que sea necesario Aplicar una succin baja hasta verificar la saturacin y la ausencia total de burbujas de aire en la muestra.e) Permitir el paso de agua, abriendo la llave correspondiente, verificando que no quede aire entrampado en las conexiones con cada uno de los tubos.f) Realizacin del ensayo propiamente dicho: Permitir el paso del agua a travs de la muestra. Cuando el caudal sea uniforme, iniciar la recoleccin de agua en el depsito graduado. Cronometrar el tiempo de ensayo.g) Informe de resultados: El k medido es multiplicado por un factor de correccin que tiene en cuenta la temperatura. De ensayo y permite expresar el coeficiente k a la temperatura normal de 20 C. Debera indicarse adems peso de la muestra, humedad, relacin de vacos, gravedad especfica de los slidos y una descripcin completa de la muestra incluyendo fisuras, estratificaciones, mtodo de obtencin y preparacin de la muestra y su orientacin.CALCULO

El ensayo de carga constante es un mtodo para determinar la conductividad hidrulica de un suelo en laboratorio, capaz de medir valores hasta de: k > 10-4 m/s. El aparato usado que se muestra en la Figura 4.21, recibe el nombre de permemetro de carga constante y generalmente es usado para suelos de grano grueso como ser gravas y arenas.

PRUEBAS EN PIEZMETROSLos principios bsicos de geohidrologa fsica y de la naturaleza de las interacciones entre el agua subterrnea y el agua superficial pueden ser demostrados de una manera convincente con la construccin en campo de dos aparatos econmicos y fciles deconstruir conocidos como el piezmetro miniatura (mini piezmetro) y el medidor defiltracin (seepage meter) (Lee y Cherry 1978). Estos instrumentos han sido utilizadoscon xito en la Universidad de Waterloo, Ontario, Canad (Lee y Cherry 1978) y en el Centro de Investigaciones Costeras La Mancha (CICOLMA) Veracruz, Mxico (Yetter2004), as como en numerosas investigaciones de otras regiones.Los piezmetros aqu descritos se instalan, monitorean y retiran de manera fcil y rpida en los diferentes tipos de humedales. Permiten conocer el nivel del agua a lo largo del tiempo. Se pueden extraer muestras de agua de diferentes profundidades y realizar en ellas diversas mediciones de parmetros tanto in situ (conductividad especfica, oxgeno disuelto, pH, cloruros, entre otros) como en el laboratorio. Ello permite comparar semejanzas y diferencias en las propiedades del agua superficial y subterrnea (Lee y Cherry 1978). Asimismo, constituyen la base para obtener diversos tipos de informacin como la direccin, proporcin de agua subterrnea y conductividad hidrulica.Para realizar las pruebas de conduccin hidrulica es importante drenar los piezmetros y dejar que se estabilicen. Esta prueba sirve para ver la rapidez con que el agua se mueve en el manto fretico. Para realizar la prueba es necesario tener una garrafa de 20 litros llena con agua limpia, as como tener los embudos de plstico a la mano. El cronmetro debe estar listo y en ceros. La sonda para medir la profundidad del agua en el tubo tambin tiene que estar lista.Se procede a llenar el piezmetro con el agua de la garrafa, usando el embudo. Una vez que el piezmetro es llenado hasta el tope, se toma el tiempo (segundos o minutos) en que tarda en bajar el nivel del agua y se estabiliza. Esta medida se hace con la sonda.Es importante tener en cuenta que el tiempo cero es el que corresponde al tope del nivel del agua. En algunos casos es tan rpido el descenso del nivel que el tiempo que se toma puede ser incorrecto y hay que repetirlo varias veces. Sucede lo contrario tambin. Hay piezmetros que tardan varios minutos en bajar el nivel. Si no se est seguro de los resultados repita la prueba.Una vez concluida esta prueba se recomienda hacer otra limpieza de los piezmetros y dejarlos tapados. Para tomar muestras de nivel del agua o bien muestras de agua para anlisis, es necesario dejar reposar los piezmetros unos das (a consideracin del investigador). Una vez realizados los pasos anteriores, y de acuerdo con los objetivos de la investigacin, se procede a realizar el monitoreo del nivel fretico de los piezmetros. La periodicidad de medicin depender de los objetivos del trabajo.

PRUEBAS DE BOMBEO Es un ensayo realizado en un pozo o en una obra de captacin de aguas subterrneas que permite conocer el caudal ptimo de aprovechamiento, sus condiciones de operacin y los parmetros hidrulicos del acufero. Se realiza al final de la etapa exploratoria para establecer las condiciones hidrulicas de la captacin, su caudal y el diseo del equipo de bombeo, y en las captaciones preexistentes, se realiza como parte del trmite para hacer su legalizacin ante la autoridad ambiental.PRUEBAS DE BOMBEO A CAUDAL CONSTANTE: Consiste en bombear en forma continua y durante un tiempo determinado el pozo a un mismo caudal. En este tiempo se miden los niveles del agua y el caudal en el pozo de bombeo y los niveles del agua en el (los) pozo(s) de observacin si existe(n). Tambin se registran durante el tiempo (las horas) inmediatamente posterior (siguientes) al cese del bombeo, los datos de nivel de agua tanto en el pozo principal como en el(los) pozo(s) de observacin si existe(n). En rgimen permanente, se utiliza en pozos ubicados en acuferos confinados, libres y semiconfinados para hallar valores de transmisividad, radio de influencia (si se cuenta con pozo de observacin), incluso prdidas de carga en el pozo, haciendo la interpretacin del ensayo mediante un mtodo adecuado de acuerdo con el tipo de acufero. En rgimen variable (cuando depende del tiempo) se usa para el mismo tipo de acuferos descritos anteriormente, siendo interpretada la variacin y evolucin de los niveles a lo largo de la prueba.ESTIMACIN DE LA CONDUCTIVIDAD HIDRULICACon el fin de estimar la conductividad hidrulica horizontal del acufero se aplic esta tcnica a 36 pozos de la red de piezmetros que posee el Instituto de Hidrologa de Llanuras (IHLLA) distribuidos en la Cuenca del Arroyo del Azul, Provincia de Buenos Aires, Argentina (Figura 1). En ella se destaca un subambiente serrano, ubicado en elsector sur, y un subambiente de llanura que se extiende hacia el noreste, ambos vinculados por un sector de lomadas. La cuenca abarca un rea de ms de 6000 km2..El acufero en estudio, de caractersticas freticas, se desarrolla dentro de la Formacin Pampeana de edad Plio-Pleistocena. Estos sedimentos pampeanos son loess, integrados por limos con fracciones subordinadas de arena y arcilla con frecuentes intercalaciones calcreas. Es de destacar la presencia de una capa de carbonato de calcio (tosca) que posee espesores variables en la zona de estudio.

Los piezmetros estn distribuidos homogneamente en la cuenca, presentan profundidades variables (4 a 10 metros), dependiendo de su ubicacin y penetran parcialmente al acufero. Son pozos someros ya que el acufero fretico se presenta a escasa profundidad de la superficie. Estn compuestos por tubos de PVC reforzado de 2 de dimetro, ranurados en su metro inferior. El tramo filtrante se ubica aproximadamente a 2 m por debajo del nivel fretico. El espacio anular entre el pozo y el entubado, en el sector de filtros, fue completado con grava preseleccionada. Por encima de esta y hasta unos pocos centmetros de la superficie del terreno se complet el anular con bentonita. Finalmente se realiz una terminacin con cemento.Entre los mtodos de resolucin para la evaluacin de ensayos tipo slug, los ms utilizados son el de Hvorslev (1951) y el de Bouwer y Rice (1976).La solucin de Hvorslev asume: Acufero de extensin infinita. Homogneo, istropo y de espesor uniforme. Superficie piezomtrica inicial horizontal. La inyeccin o extraccin del volumen de agua es instantnea y produce uncambio en el nivel del agua. Las prdidas en el pozo son despreciables. El acufero es penetrado total o parcialmente. El pozo es considerado con un dimetro infinitesimal. El flujo hacia el pozo o formacin es horizontal.La solucin de Bouwer y Rice asume, adems de lo anterior: El almacenamiento en el pozo no es despreciable. El flujo hacia el pozo es estacionario No hay un flujo sobre el nivel fretico.Los dos mtodos pueden ser utilizados tanto para acuferos libres o confinados y para pozos parcial o totalmente penetrantes. El acufero de la zona de estudio es libre y los pozos lo penetran parcialmente.Bouwer (1989) considera que el radio efectivo del pozo est compuesto por el radio del entubado, del empaque de grava y de la zona desarrollada alrededor del pozo. Como el espesor de esta ltima generalmente no es conocido, la tendencia es ignorarlo y tomar slo el del empaque de grava. Segn Butler (1996), para el caso en que la permeabilidad sea aproximadamente 1.5 veces mayor que la permeabilidad de la formacin, el radio incluyendo el empaque es el valor que mejor estima al radio efectivo y debera ser usado en todos los casos en donde el pozo presente un prefiltrode grava. En los dos mtodos que se aplicaron aqu para estimar K, se trabaj con el radio del entubado y el del empaque de grava.El primer procedimiento de anlisis e interpretacin del ensayo slug fue propuesto por Hvorslev (1951) quien dedujo una solucin aproximada del ensayo en la cual, la recuperacin de niveles sigue una evolucin exponencial en el tiempo (Samper et al., 1995). La ecuacin de Hvorslev (1951) es:

La ecuacin de Bouwer y Rice (1976) para el clculo de K es la siguiente:

donde:rc = radio del entubadot = tiempo desde la extraccin del volumen de aguaRe = radio de influencia del ensayorw = radio efectivo del pozo (radio del pozo y del empaque de grava)L= longitud del filtroht = desplazamiento en el tiempo th0 = desplazamiento inicialPREDICCIN DE LA RESPUESTA DE UN ACUFEROLos modelos digitales de simulacin del flujo de agua subterrnea se han empleado con fines de manejo para predecir la respuesta hidrulica de los acuferos regionales ante diversas opciones de explotacin. Sin embargo, ya que el nmero de stas es infinito en teora y muy alto en la prctica, sera imposible utilizar el modelo para determinar la respuesta del acufero ante cada uno de los posibles esquemas de manejo; as, el procedimiento de ensayo y error, adems de ser lento y costoso, no garantiza la obtencin de un esquema de explotacin ptima. No obstante, con un enfoque de ingeniera de sistemas es posible desarrollar una herramienta adecuada para la toma de decisiones, la cual consiste en acoplar el modelo de simulacin a otro de decisin mediante alguna tcnica de integracin de modelos. La tcnica de acoplamiento que ha resultado ser la ms eficiente es la de funciones tecnolgicas algebraicas que se aplic por primera vez en Mxico en el acufero del valle de Samalayuca, Chihuahua; incluy la construccin de un modelo cuasi-tridimensional de simulacin de flujo con base en el cdigo de computadora MODFLOW y la formulacin de un modelo de manejo, cuya solucin se obtuvo con una Programacin Lineal.

SIMULACIN ANALGICA Y SIMULACIN NUMRICA

ANALOGICO: representan las propiedades del sistema a travs de fenmenos diferentes pero que tiene un comportamiento similar: escurrimiento de agua subterrnea y flujo de una corriente elctrica en un conductor.MATEMATICO: relaciones principales entre elementos relevantes de un sistema se reemplazan por relaciones matemticas que las representan en forma aproximada.

A finales de 1960 con el desarrollo de la computadora, la gente aplica a los clculos de simulacin numrica de la hidrogeologa. Desde la produccin de la depuracin de simulacin elctrica de los mtodos numricos y parmetros del problema, por lo que la aplicacin es la solucin ms numrica.Clculos hidrogeolgicos aplicados mtodos numricos se pueden agrupar en cinco categoras. 1 mtodo de diferencias finitas (conocido como el mtodo de diferencias finitas); 2 mtodo de elementos finitos (conocido como el mtodo de elementos finitos); 3 mtodo de elementos de contorno (denominado el mtodo de elementos de contorno); 4 mtodo caracterstico} 5 puntos limitadas.LA EXPLOTACIN DEL AGUA SUBTERRNEALa sobreexplotacin de un acufero es esencialmente retirar del acufero un volumen superior a su recarga natural. Los pozos se pueden secar si el nivel fretico cae por debajo de su profundidad inicial, lo que ocurre ocasionalmente en aos de sequa, y por las mismas razones pueden secar los manantiales. El rgimen de recarga puede alterarse por otras causas, como la reforestacin, que favorece la infiltracin frente a la escorrenta, pero an ms favorece la evaporacin, o por la extensin de pavimentos impermeables, como ocurre en zonas urbanas e industriales.

El descenso del nivel fretico medio se produce siempre que hay una extraccin continuada de agua en el acufero. Sin embargo este descenso no significa que el acufero est sobreexplotado. Normalmente lo que sucede es que el nivel fretico busca una nueva cota de equilibrio en que se estabiliza. La sobreexplotacin se produce cuando las extracciones totales de agua superan a la recarga.En algunas partes del mundo la ampliacin de los regados y de otras actividades que consumen agua se ha hecho a costa de acuferos cuya recarga es lenta o casi nula. Esto ha tenido algunas consecuencias negativas como el secado de manantiales y zonas hmedas o la intrusin salina en acuferos costeros. En algunos casos la sobreexplotacin ha favorecido la intrusin de agua salina por la proximidad de la costa, provocando la salinizacin del agua e indirectamente la de los suelos agrcolas. Varios autores se han referido al tema de la sobreexplotacin, reportamos una de las definiciones ms comnmente aceptada... la sobreexplotacin de un acufero se puede definir como la extraccin del agua del mismo en una cantidad superior a la correspondiente a su alimentacin, todo ello referido a un perodo de tiempo suficientemente largo como para diferenciar las consecuencias similares que tendran perodos anmalamente secos. En consecuencia, el efecto ms inmediato de la sobreexplotacin sera el descenso continuado de los niveles piezomtrica, que se acompaa normalmente del agotamiento de las surgencias.1Pulido Bosch A. en: Sobreexplotacin de acuferos y desarrollo sostenibleDESARROLLO SUSTENTABLELos conceptos del manejo sustentable del agua subterrnea surgen en un contexto de efervescencia mundial por la bsqueda del desarrollo sustentable, que todava tiene diversas interpretaciones, an se formulan nuevos conceptos, instrumentos, metodologas e indicadores.Se revisan conceptos bsicos de manejo sustentable del agua subterrnea, y como han sido aplicados en la prctica y resultados que se han obtenido.El manejo sustentable del agua subterrnea es un concepto no desarrollado completamente an y que se requiere profundizar en aquellos temas que en el pasado han sido tratados como caja negra, entre los que se puede destacar la variabilidad de la recarga en funcin del cambio climtico a nivel siglos, la interaccin entre programas de uso eficiente del agua y variacin de la recarga artificial inducida.A nivel internacional se ha demostrado en numerosos casos que modificaciones en una de las componentes del sistema hdrico de una cuenca o regin, necesariamente repercute en otras componentes del sistema.El agua subterrnea no es un recurso no renovable como los depsitos minerales o el petrleo, pero tampoco es completamente renovable en escala de tiempo como la energa solar, esto debido a que la velocidad de circulacin del agua en el medio poroso es demasiado lenta.Los conceptos tradicionales sobre el manejo del agua subterrnea han evolucionado para considerar otros aspectos como el impacto de la urbanizacin, el riesgo de contaminacin del agua, intercambio entre usos del agua, costo de bombeo y costo de oportunidad del agua, etc.Se requiere revisar los enfoques para el manejo del agua subterrnea desagregando las componentes de la recarga, con un enfoque integrador los recursos de la cuenca y de los usos existentes, incluyendo el usuario original del agua que son los ecosistemas.Los impactos econmico-ambientales derivados de la extraccin intensiva del agua subterrnea, el impacto de la deforestacin en la recarga natural y flujo base, y el aprovechamiento intensivo del agua superficial y subterrnea en las partes altas de las grandes cuencas.CUENCA GEOHIDROLGICAEl Valle de Cuatrocinegas es parte de la Regin Hidrolgica Bravo-Conchos, dentro de la Cuenca Presa Falcn-Ro Salado, correspondiendo a la [[Subcuenca Ro Salado- Nadadores]].As mismo, el Valle se encuentra dentro de la zona geohidrolgica llamada Cuatrocinegas- San Miguel, en la cual se han identificado dos fuentes de agua subterrneas.En el valle existen numerosos cuerpos de agua conocidos localmente como pozas, los cuales brotan de manantiales, sus dimetros van desde menos de un metro hasta ms de cien, las profundidades de los mismos van desde 50 centmetros hasta 18 metros, algunas de las pozas estn comunicadas natural o artificialmente entre si por un complicado sistema de drenajeLa Poza AzulOriginalmente el valle formaba una cuenca cerrada, por lo que es posible que se formaran en la parte ms baja pantanos y reas inundadas someras. En las cartas topogrficas de 1964 todava es posible distinguir algunas de esas reas. Es en 1987 cuando se exporta por primera vez agua del Valle de Cuatrocinegas con propsitos agrcolas, la canalizacin de algunos de los manantiales de mayor produccin de agua han disminuido las reas pantanosas y modificado el patrn de inundacin del valle.

CAUDAL O RENDIMIENTO SEGUROEl rendimiento seguro de los depsitos subterrneos existentes en el pas se estima en 83 metros cbicos por segundo. El aprovechamiento en gran escala del agua subterrnea podra implicar una disminucin del orden del 10 por ciento de la escarneca superficial, puesto que parte del rendimiento seguro corresponde al caudal base de los ros que sera interceptado antes de llegar a los cauces.Debido a los impactos econmicos adversos y disloques sociales ocasionados porla falta del agua, los sistemas de abasto domstico e industrial deben proveer unalto nivel de confianza para evitar tener que interrumpir el servicio, an en perodos de sequa. El rendimiento seguro de una fuente de abasto se define como lacantidad de agua que puede ser extrada de forma confiable y sin producir una escasez intolerable an durante la sequa ms intensa. El estndar de diseo para abastos domsticos e industriales es de mantener el flujo normal el 99 por ciento del tiempo (Q99). En un porciento (1%) de los das, el racionamiento debe ser de un nivel tolerable. El cumplimiento con este criterio conlleva proveer un servicio donde no haya racionamiento en ms de 36 das en cada dcada. En el diseo de sistemas de riego es comn planificar a base de un nivel de confianza ms cercano al 90 por ciento, pero este nmero vara de acuerdo al valor de la cosecha.Niveles de confianza altos en el suministro de agua para uso domstico slo pueden ser alcanzados si la capacidad de la planta de filtracin coincide con elrendimiento seguro de la fuente de abasto.

MANEJO DE LOS RECURSOS DE AGUA SUBTERRNEALos problemas del manejo de los recursos hidricos, que pueden surgir en una evaluacin ambiental, tienen que ver con decisiones sobre el uso del agua o la tierra que afectan la cantidad o calidad del agua superficial o subterrnea. A su vez, tales cambios inciden en la gama de usos que puede soportar el recurso hidrulico en particular, o alteran las funciones de un sistema natural que depende del agua.En cuanto a los proyectos de desarrollo, las acciones que pueden alterar la calidad o cantidad del agua incluyen:La contaminacin del agua superficial por la descarga directa de afluentes;La contaminacin del agua superficial por fuentes no puntuales o difusas;La contaminacin del agua superficial por contaminantes atmosfricos;La contaminacin del agua subterrnea o superficial por desechos eliminados por sobre o debajo de la tierra;El aumento de afluencia debido al desmonte, nivelacin, pavimentacin, drenaje o modificacin de los canales;La disminucin del flujo de agua superficial debido a la desviacin, captacin y uso consuntivo; y,una reduccin en la elevacin del nivel fretico o flujo artesiano por interferencia con la recarga de agua subterrnea o retiro excesivo de la misma.

DISPONIBILIDAD DEL AGUA SUBTERRNEALAN(Artculo 19 bis).- La CONAGUA tiene la atribucin de realizar peridica y prioritariamente los estudios para ampliar el conocimiento de la ocurrencia del agua en el Ciclo Hidrolgico.LAN(Artculo 22).- Para el otorgamiento de asignaciones y concesiones, La Comisin publicar la disponibilidad de aguas nacionales en los trminos del reglamento, por cuenca, regin o localidad.Para tal fin, la CONAGUA emiti la NOM-011-CNA-2000, Conservacin del recurso agua-Que establece las especificaciones y el mtodo para determinar la disponibilidad media anual de las aguas nacionales. Publicada en el Diario Oficial de la Federacin el 17 de abril de 2002.