65282_3BALANCEHIDRICOYRECARGAARTIFICIAL

INTERCADECONSULTORIA • ENTRENAMIENTO • CAPACITACION

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Ing. José Bolzicco - [email protected] - Consultor Intercade

2. OBJETIVOS

2.2. Desventajas

• Grado de conocimiento incipiente de su potencial.• Visión relativamente corta de la política hídrica de un país que la suele considerar

una técnica especial!!.• Escasez y falta de continuidad en las experiencias y que cada vez son en mayor

número.• Escasa información sobre sus resultados e incidencias en la gestión hídrica de

los sitios en los que se han implantado.• Mejoras en el control, diseño y ejecución de las obras de Recarga artificial de

modo tal de minimizar los riesgos y posibles impactos ambientales.• Alto costo, debido a las obras civiles y tratamientos que se le debe realizar al

agua para poder ser inyectada.• Problemas de colmatación de los sistemas de infiltración o inyección, que

disminuyen la tasa de infiltración. • Costo de explotación de las aguas recargadas.• Construcción de instalación y sistemas de seguridad.• Mantención permanente y monitoreo de eficiencia del sistema.

RECARGA ARTIFICIAL DE ACUIFEROS

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3. APLICACIONES

• Almacenamiento subterráneo de escorrentías superficiales no reguladas.• Reducción o eliminación del descenso piezométrico.• Apoyo a determinados esquemas de utilización conjunta o coordinada.• Mantenimiento hídrico de enclaves ecológicos o medioambientales.• Reducción de costes de transporte, almacenamiento o bombeo.• Actuaciones sobre problemas de subsidencia.• Disminución o corrección de problemas de intrusión marina.• Aprovechamiento de las propiedades del suelo y de la zona no saturada

como elemento de tratamiento tanto para aguas potables como residuales.

• Dilución del excesivo contenido de nitratos, cloruros u otros constituyentes químicos de las aguas de determinados acuíferos.


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• Parámetros característicos del acuífero• Profundidad de los niveles• Tipo de acuífero• Parámetros hidráulicos• Hidrogeología y geología local• Características suelo• Grado de vulnerabilidad a la contaminación

• Calidad y cantidad• Del agua de recarga• De las aguas subterráneas “nativas”

• Otras consideraciones:• Disponibilidad espacio• Aspectos económicos• Normativa vigente• Impacto social• Impacto ambiental en general

RECARGA ARTIFICIAL DE ACUIFEROS4. VIABILIDAD DE UN PROYECTO DE RECARGA ARTIFICIAL

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Este análisis deberá, además, contemplar factores como:

Tasas de infiltración:

• A mayor tasa de infiltración menor área o número de pozos serán necesarios para inyectar un caudal fijo.

Vida útil del sistema:

• Directamente relacionado con las tasas de colmatación.

Los dos puntos antes mencionados, toman importancia al largo plazo, ya que están directamente asociados a los costos de mantención de la obra.


4.1. Aspectos Económicos

4. VIABILIDAD DE UN PROYECTO DE RECARGA ARTIFICIAL

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Se deben evaluar dos aspectos:• Agua puesta en Almacenamiento• Agua puesta de nuevo en Disposición de Uso

En ambos casos se deberán evaluar los costes de:• Investigación Hidrogeológica• Agua a Recargar• Adquisición de terrenos• Instalaciones de pretratamiento• Instalaciones auxiliares• Instalaciones de recarga• Instalaciones de control y seguimiento• Explotación y Conservación

4.1. Aspectos Económicos

• Instalaciones en California (1993) : 80 a 125 U$S por cada 1000 m3 agua recargada por métodos de superficie.

• Instalaciones en Arizona, proyecto Salt River Project, 3.8 U$S por cada 1000 m3 de agua recargada.

• Si la recarga se efectúa con perforaciones el coste puede ser mayor.• Si se efectúa con aguas residuales se deberán considerar los remanentes correspondientes a los

procesos de tratamiento y depuración.


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4.2. Aspectos Legales

Es necesario conocer las diferentes normativas y leyes que son aplicables en este caso:

• Código de Aguas

• Código Sanitario

• Normas de Emisión

• Sistema de Evaluación de Impactos Ambientales


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1. Determinar la oferta y demanda de los recursos hídricos realizando un balance de la situación actual.

2. Caracterización adecuada de los sistemas acuíferos susceptibles de ser recargados.

3. Actualizar y readecuar Modelo Hidrogeológico existente.

4. Determinación de sectores con sobre - explotación de acuíferos.

5. Ubicación y selección de métodos de Recarga Artificial de acuíferos sobre –explotados.

6. Prediseño general de Obras de Recarga Artificial recomendadas.

7. Valoración de soluciones adoptadas y análisis de pertinencia ambiental correspondiente.


4.3. Aspectos Técnicos

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a. Se deberán identificar las zonas o sectores hidrogeológicos en que se producen los mayores descensos de los niveles freáticos frente a determinados volúmenes de explotación de los acuíferos.

b. Se deberá identificar y cuantificar los recursos hídricos superficiales disponibles para distintos años hidrológicos, conforme a los requerimientos y tipología de demanda.

c. Se deberán recopilar, identificar y cuantificar las propiedades geológicas e hidrogeológicas de la cuenca.

d. Se deberá actualizar el o los modelos Hidrogeológicos existentes, de acuerdo a la información actual y tomando en cuenta los resultados de los estudios en desarrollo



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4. VIABILIDAD DE UN PROYECTO DE RECARGA ARTIFICIAL


a. Se estudiarán diversos métodos de recarga artificial, conforme a la configuración geológica e hidrogeológica del sistema en estudio.

b. Se determinará las respuestas de los acuíferos para diferentes volúmenes de infiltración y/o métodos de recarga artificial recomendados.

c. Se deberán determinar los tiempos de residencia de los volúmenes recargados y los conos de influencia generados por la recarga.

d. Se analizará alternativas de manejo de los embalses subterráneos existentes en estado natural y con obras adicionales.

e. Se determinará los volúmenes de explotación segura en los acuíferos recargados artificialmente.

f. Se deberán caracterizar las calidades de agua de los sistemas superficial y subterráneo.


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5. EVALUACION DEL ORIGEN, CANTIDAD Y CALIDAD DEL AGUA DE RECARGA

• Fuentes convencionales:• Excedentes de aguas superficiales• Excedentes de aguas ssubterráneas.

• Fuentes no convencionales: • Aguas residuales depuradas• Agua de escorrentía de tormenta• Retornos de riego• Aguas salobres desalinizadas.


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6. EVALUACION DEL MEDIO RECEPTOR. ACUIFERO

• Litología y aspectos geológicos de los materiales que integran el acuífero.• Geometría del acuífero.• Piezometría.• Hidroquímica y Calidad del Agua.• Parámetros Hidráulicos.• Velocidad del Agua Subterránea y Direcciones de flujo.• Reservas útiles.• Zonas de Drenaje o Descarga.• Relación Río Acuífero.• Usos Demandas y Consumos de agua.• Balance Hídrico.


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ASPECTOS HIDRAULICOS DE LA RECARGA ARTIFICIAL

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RECARGA ARTIFICIAL DE ACUIFEROS7. TIPO DE INSTALACIONES DE RECARGA ARTIFICIAL

ENPROFUNDIDAD

SUPE

RFI

CIA

LES

FUER

A D

EC

AUC

ESEN

CAU

CES

SERPENTEROS YREPRESAS

ESCARIFICACION

VASOSPERMEABLES

BALSAS

FOSAS

CANALES

CAMPOS DEEXTENSIONSONDEOS DEINYECCIONSIMAS YDOLINASDRENES YGALERIAS

ZANJAS YSONDEOS

Este dispositivo consiste en una gran zanja de infiltración, de escasa profundidad, rellena de gravas calibrada, dentro de la cual se ubican sondeos de recarga

Consiste en realizar en el fondo de un pozo, por el que se introduce el agua, drenes y galerías

Consiste en aprovechar las simas y dolinas de los terrenos calcáreos para introducir agua en el acuífero

Mediante la construcción de sondeos profundos se inyecta el agua en el acuífero

Se basa en extender agua por la superficie del terreno, normalmente riego con grandes dotaciones

Son dispositivos poco profundos que siguen la topografía del terreno. La infiltración se produce tanto en el fondo como en los flancos

Son semejantes a las balsas, pero la superficie lateral es importante. Domina la infiltración en los flancos

Son dispositivos alargados, poco profundos y de gran superficie. La infiltración se produce predominante por el fondo

Son embalses de superficie cuyo dique no es totalmente impermeable

Consiste en escarificar el lecho del río eliminado finos y mejorando la infiltración

Se fundamenta en aumentar el tiempo y la superficie de contacto entre el agua y el terreno, mediante la construcción de diques ó bien muros de tierra en forma de L

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VENTAJAS E INCOVENIENTES DE LOS DISTINTOS SISTEMASDE RECARGA ARTIFICIAL

METODOSFACTOR

Precio y disponibilidad del terreno

Factores estéticos y ambientales

Permeabilidad del acuífero.

Construcción de instalaciones

Caudal recargable

Pérdidas por evaporación

Requisitos de calidad del agua

Colmatación

Grado de depuración del agua en el terreno

Grande. El paso del agua por el medio no saturado es decisivo para conseguir una buena eliminación de contaminantes

Los problemas derivados de la colmatación pueden ser importantes. El agua introducida debe presentar un bajo contenido de sólidos en suspensión

Pequeños, ya que se puede aprovechar el poder autodepurador de la zona no saturada

En determinados casos pueden ser importantes. Dependen del tamaño de las instalaciones. Los valores de evaporación no superan, en general los 0’005 m/día

Puede llegar a ser muy grande.

Pueden requerir acondicionamientos previos del terreno para nivelarlo, retirar coberturas poco permeables o arcillosas, retirar vegetación, obtener diques resistentes, construir estructuras para la conducción del agua, etc. La construcción de algunas instalaciones como por ejemplo aquellas que llevan aparejadas un embalse de vaso permeable puede resultar muy compleja

Media a grande. Permeabilidades bajas exigen grandes extensiones de terreno para poder recargar volúmenes apreciables de agua.

Pueden presentar problemas de proliferación de insectos y roedores. Requieren cercados y vallas para proteger a personas y animales

Puede ser muy difícil o imposible establecerlos en una zona poblada o muy cultivada por no disponer de espacio o por ser los terrenos muy caros. Precisa en general terrenos baratos, así como de grandes superficies si se quieren infiltrar importantes volúmenes de agua.

SUPERFICIALES EN PROFUNDIDAD

Pequeño. Precisan poco espacio

Escasos

Variable. Se emplean de una forma generalizada en terrenos formados por una alternancia de niveles permeables e impermeables, o cuando existen niveles poco permeables entre la superficie del suelo y el acuífero

No tienen porqué resultar excesivamente complicados

Nulas

Notablemente inferior si se compara con el medio de las instalaciones superficiales

Grandes, ya que el agua se introduce directamente en el acuífero. A veces implica un coste de pretratamiento importante

Pequeño o nulo

Presentan una gran susceptibilidad a la colmatación

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7. 1. Superficiales. En Cauces. Serpenteos y Represas

SERPENTEOSConsiste en aumentar el tiempo y el área de contacto entre el agua del río y el terreno, mediante la construcción de una serie de muros de tierra en forma de L puestos a un lado y a otro del cauce .

REPRESASConsiste en aumentar el tiempo y el área de contacto entre el agua del río y el terreno, mediante la construcción de diques de tierra opresas de goma inflables. En los diques se deben prever vertederos para evitar la erosión de los mismos, que puede verse acelerada en época de riadas o crecidas.


Margen

Margen

Margen

Margen

Cauceaguas bajas

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7. 1. Superficiales. En Cauces. Serpenteos y Escarificado

SERPENTEOS Y ESCARIFICADOSe mejoran estos sistemas mediante un escarificado del propio lecho del río, lo que aumenta su permeabilidad, tarea que se suele realizar al final de cada crecida.

Desde 1952 Pallejá (Valle Bajo del Llobregat), R..A. de aprox. 2hm3/año Al acuífero freático (AGBAR)


Margen

Margen

Sentido decirculacióndel agua

Motas

Motas transversales

ALZADO

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200 / habt / día = 100000 – Litros de Agua

10000000 = 100 personas

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7.2. Superficiales. Escarificación. Vasos Permeables

ESCARIFICACIONConsiste en escarificar el lecho del río, eliminando finos y mejorando la infiltración. Se debe escarificar a poca profundidad y en el mismo sentido de la corriente

VASOS PERMEABLESSon embalses de superficie cuyo substrato no es totalmente impermeable, posibilitando así la recarga del acuífero. No siempre se construyen expresamente para este fin, este tipo de obras. Muchas veces un mal diseño del embalse conduce a este tipo de situaciones, originalmente no previstas.


InfiltraciónN.E.

Embalse

Cauceaguas bajas

Margen

Margen

Sentido de la circulación del agua

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7.2. Superficiales. Fuera de Cauce. Balsas de Infiltración

BALSAS DE INFILTRACIONSon excavaciones rectangulares en sitios cercanos a un cauce natural. Poco profundas, de 1.20m . Profundidades menores poca recarga, profundidades mayores compactación del terreno.

1985-1998: Castellbisbal (Cubeta de Sant’Andreu),R.A. de aprox. 4hm3/año con agua río Llobregat


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7.2. Superficiales. Fuera de Cauce. Balsas de Infiltración


Figura 19.4Caudal específico de infiltración en bolsas (Bourguet, 1971)

Figura 19.5Volumen anual infiltrado según la superficie de las bolsas (Bourguet, 1971)

Permeabilidad horizontal (m/s)

10-5 10-4 10-3 10-2 10-1

10-7

10-6

10-5

10-4

10-3

Cau

dal e

spec

ífico

de

infil

trac

ión

m3 /s

eg/m

2

S= Superficie de las bolsas (hectáreas)

10-1

100

101

102

103

10110010-1 102 103

V= V

olum

en a

nual

infil

trad

o (1

08m

3 )

170


7.2. Superficiales. Fuera de Cauce. Zanjas, Surcos Canales

ZANJAS. SURCOS, CANALESSe podría decir que es de los métodos mas primitivos. Se hace circular el agua por ellos. Requiere grandes superficies, poca capacidad de infiltración. Las velocidades de flujo se deben controlar para evitar erosión o deposición de finos.


Zanja Nº 1

Zanja Nº 2

Zanja Nº 3

Zanja Nº 4

Zanj

a Nº

5

Zanj

a Nº 6

Zanj

a N

º 7

Cole

ctor

RIOCompuerta

Zanja principal

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SurcosNivelActual Nivel

Anterior

172


7.2. Superficiales. Fuera de Cauce. Campos de Inundación

CAMPOS DE INUNDACIONEs una combinación entre el sistema de recarga en balsas y aquel de zanjas, canales y surcos. El agua se hace ingresar por determinados sectores y se produce un efecto de riego tipo manta. Muy similar al riego que se hace para las plantaciones de arroz. Se debe disponer de grandes superficies y efectuar un mantenimiento de la instalaciones.


Compuestade entrada

Canal de distribución

Zonasinundadas

Canal de retorno

Compuertade derivación

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Domo derecarga

174


7.2. Superficiales. Fuera de Cauce. Fosas de Recarga

FOSAS DE RECARGASe utiliza cuando se dispone de un acuífero en materiales muy permeables y de un espesor no saturado importante. Se pueden excavar estas fosas (las hay de hasta 10 metros de profundidad o aprovechar las denominadas graveras. La Fosa permite almacenar e infiltrar aguas de avenidas de forma lenta y gradual.Se deben controlar los taludes por temas de estabilidad.Se suele colocar un filtro de grava en el fondo para mejorar la capacidad de infiltración del sistema, no obstante la mayor parte del mismo se da por las paredes.


NE = Nivel estático cuando cesa la recarga.ND = Nivel dinámico con la recarga

funcionando.

Nivel del agua

ND

NE

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7.3. En Profundidad. Pozos en Acuíferos Libres. Drenes y Galerías


Figura 19.17Esquema y disposición del pozo de recarga del río Besós (Barcelona) para recarga del agua de un canal de riego y su recuperación en un pozo próximo (cortesía de Sociedad General de Aguas de Barcelona – Aguas del Besós, S.A.)

Válvula Tubería de toma de agua

Pozoestático

ACUIFERO

Dren

Nivel pocopermeable de

espesor reducido

Impermeable

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7.4. En Profundidad. Sondeos en Acuífero Libre. Pozos de Inyección y Extracción

Desde 1969: Cornella R.A. de aprox. 5hm3/año Al acuífero profundo del Delta del Llobregat.


Pumping and recharge wells

Volume of waterstored by artificial recharge

Undisturbedwater table

Water table at endrecharge period

Water table at endstamping period

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7.4. En Profundidad. Sondeos en Acuífero Confinado o Cautivo. Pozo de Inyección.


ImpermeableImpermeable

Válvula Tubería de toma de aguaCierre decemento

ACUIFERO CAUTIVOACUIFERO CAUTIVO

ImpermeableImpermeable

178


CAUDAL

Q

ASCENSO DE NIVEL C

EFECTO DE RECUPERACION

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7.4. En Profundidad. Sondeos en Acuífero Confinado o Cautivo. Pozo de Inyección.


Figura 19.14Dibujo esquemático de los sistemas típicos de recarga por pozos. A) Sistema de los Llanos Altos de Tejas; el agua se toma de un lago que acumula la escorrentía superficial, con o sin, decantación previa; la limpieza se realiza con la bomba instalada. B) Sistema de Los Angeles (pozo simple) con agua a presión; para la limpieza se ha de desmontar la cabeza de pozo e instalar un sistema apropiado.

ACUIFERO CAUTIVO

Bomba

LagoVálvula

Motor

Cementación

Nivel del agua de inyección

A B

ACUIFERO CAUTIVOMacizo de gravaVálvula

VálvulaClorador

Cierre decemento

Caudalómetroy totalizador

Tubería de suministro a presión

Nivel del agua en inyección

Alcachora de toma de agua para evitar la entrada de sólidos gruesos

180


7.4. En Profundidad. Sondeos en Acuífero Confinado control Intrusión Salina


Figura 19.15Pozos de inyección de la barrera de recarga para control de intrusión marina de Alamitos (California).

Placa de cierre del fondo

Placa de cierre del fondo

Tubería para poner a presión el obturador

Tubería de mediación de presión en la zona

baja

Cemento

Obturador neumático

Nivelimpermeable

Tubo de fibracementoranurado, 12’

Tubo de PVC de 4’para recoger la grava

Relleno de grava

Relleno de arena

Nivel impermeable

Entubado de fibrocemento 12’’

Tubo para PVC de 3’’para la inyección

Entubado metálico 38’’

Tramo orientado

Placa de fondodel contrapozo

POZO PARA RECARGA SIMPLE

POZO PARA RECARGA EN DOS NIVELES PERMEABLES

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7.4. Sistema Mixto. Balsas y Pozos de Inyección y Extracción


Figura 19.19Combinación de balsas y pozos de recarga. Las balsas recargan el acuífero superior y los pozos recogen esta agua en el acuífero superior y la conducen al acuífero inferior. Alrededor de cada pozo se dispone un círculo de radio R, de material impermeable a fin de tener un recorrido mínimo en el acuífero que garantice un depuración y mezcla apropiada al agua que alcanza el pozo.R es el radio equivalente de la porción de balsa asociada a cada pozo de forma que tenga igual área que la porción obtenida mediante el método de los polígonos de Thiessen (ver el capítulo 6.1). Si el acuífero profundo que se recarga es semiconfinado, y su nivel es inferior al del acuífero superior, la recarga por pozos es un complemento al goteo.

R R0

PLANTA

Pozo

AA

Círculoimpermeable

Fondo semipermeablePozo de recarga 2 R0

Acuíferosuperior

Nivel del aguaen la balsa

Al acuífero principal

hp

b

bH.

SECCION A-A

BaseSemipermeableo impermeable

182


7.4. Sistema Mixto. Balsas y Pozos de Inyección y Extracción


Figura 19.20Pozo de recarga con filtración en la zanja donde está instalado, del tipo de los construidos en Cavaillon (Francia) con objeto de paliar la falta de recarga a causa del canal Donzère-Mondragon(según Decelle, Guelion y Muller-Feuga, 1954). En una misma zanja de 12 x 70 m2 se colocaron 5 pozos para recargar un total de 700 l/seg (de 4,3 a 7 m3/día/m2 de filtro y 2,5 a 3 m3/día/m2 de rejilla de pozo). 15/60_= granulometría entre 15 y 60 mm. Dentro de la zanja se instalaron algunos piezómetros.

Gravas de relleno(30/60)

Acuífero

600x ∅560mm

Nivel freático

5m

3m

2m

0,30m0,20m

Agua de la balsade decantación

Superficie inicial del terreno

800mmArena (1/5)

Gravas calíbradas (8/15)

Gravas de relleno (15/60)

2m

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7.4. Eficiencia y Caudales de los Pozos de Inyección

Eficiencia de un Pozo de Inyección

Ecuación de Rorabaugh

st = B*Q + C*Q^n

Ef = B*Q / (B*Q + C*Q^n)

Ecuación de Theis

st = [Q/(4*Pi*T)] * W(u)

Ef = st / sr


Figura 19.18Ciclos sucesivos de recarga y limpieza de un pozo. Cada vez la limpieza debe ser más frecuente y el caudal específico después de la limpieza es menor. Depende del tipo de acuífero, plan de limpieza, métodos empleados y tipo de colmatación. En general el fenómeno parece tanto más acusado cuanto mayor es el distanciamiento de los ciclos de limpieza, o sea, cuanto mayor es la reducción de caudal específico antes de proceder a la descolmatación. A veces se tiende a una situación estacionaria pero no siempre, en cuyo caso debe abandonarse el pozo después de inyectar un cierto volumen de agua, o a una restarauración más rápida.

L: se procede a la limpieza

Tiempo

Cau

dal e

spec

ífico

L L L L

184


DEDTEF =

DhDtDr +.

Perdidas de carga dela propia perforación

Grabas

Pozo de inyección

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DESC. REAL

Pozo de Bombeo

186


S1S2

S3

nCQB.QDt +=Dt D. pozo perdida de

carga

86 1010C −− −=54 1010C −− −=

310C −=

310B −=

1SQ1 =2SQ2 =3SQ3 =

1SQ1 =2SQ2 =3SQ3 =

S1

S2

S3

321 QQQ −−

123 4Q2QQ ==

122

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[email protected]

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Pozos

15 Km.

Sistema de Telecontrol

3 Km.

188


7.4. Eficiencia y Caudales de los Pozos de Inyección


Producto k. π.D.P (10-3 m3/s)

Figura 19.10Caudal inyectado por pozos en función de las característicasdel pozo (Según Bourguet, 1971).k = permeablidad (m/seg)D = diámetro (m)P = profundidad (m)

10-1 100 101 102 103100

101

102

103

104

Q c

auda

l med

io in

yect

ado

l/seg

desviación típ

ica

desviación típ

ica

Log Q= 0,816 lo

g k.π.D.Pl=0,53

Figura 19.11Caudal específico de recarga en pozos en areniscas. (Según Harpaz, 1970)

Volumen acumulado de recarga (m3)

Cau

dal e

spec

ífico

103

m3 /

día

/ m

104 2 3 4 5 6 7 8 9103 2 3 4 5 6 7 8 9 102 2 3 4 5 6 7 8 9101 150

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

POZOS DE GRAN CAPACIDAD Inicial> 10000 m 3/

POZOS DE CAPACIDAD MEDIAInicial 1000 x 10000 m 3

BAJA CAPACIDADINICIAL < 5000 m3

MUY BAJA CAPACIDAD

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7.5. En Profundidad. Simas y Dolina


Nivel piezométrico

Sima

Toma de agua

Canal de riego revestido de cemento

190


7.6. Superficial. En zonas de Montaña


Acequias de recarga

MONTAÑASSISTEMA DE RECARGA EN CUENCAS

Presas de muro permeable de recarga

y sedimentación

Acequias de recarga

Embalse de retención

Presa de retención de

acarreos

Canal revestido para evacuar caudales

sobrantes

Campos de recarga por extensión

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7.7. Superficial y Profundo Combinados


3. POZOSSECOS

2. CANALES,BALSAS,

SERPENTEOS

(…hay más…)

2. POZOS(convencionales

y “ASR”)Acuífero

ZonaVadosa

192


8.1. Drenes Radiales, poco profundos, y Pozos de Captación (Perú).

RECARGA ARTIFICIAL DE ACUIFEROS8. EJEMPLOS DE INSTALACIONES DE RECARGA ARTIFICIAL

96


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193


8.2. Drenes Filtrantes y Pantallas de Regulación Subterránea. (Perú).


194


ESPESOR ACUIFERO 6M

NIVEL FREATICO 2M

ALUVIAL

PLANTA DE EMBOTELLAMIENTO

DE AGUA

CAPTACION PROFUNDA DE

MINERAL

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8.3. Muros de Encauzamiento y Elementos Filtrantes. (Perú).


196


8.4 Balsas de Recarga y Pozos de Captación (Santa Fe, Argentina).


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[email protected]

197


TOBA

6 m

2 m

80 m

198


DRENAS RADIALES

200

o 50

0 m

de

larg

o

Sistema de Interconexión

4 m

15 m Prof.

Agua escapa

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[email protected]

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8.4. Balsas de Recarga y Pozos de Captación (Santa Fe, Argentina).


200


P-ETP=E1

Por lluvia 1000 ml

ETP=850mm=150mm

100


[email protected]

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8.4. Embalses de Recarga (Alicante, España).


PARADISORBA

A LA PRESADE ISBERT

INSTALACIONES DE RECARGA ARTIFICIAL PROPUESTAS

SIERRA DEL MEDIODIA

NE

N.F.

ACUIFEROALMUDAINA-ALFAROMEDIODIA-SEGARIA

ACUIFERO DE ORBA

ZONA DE IMPERMEABILIZACION DEL ALUVIAL DE GIRONA

N.F.

SO

202


8. EJEMPLOS DE INSTALACIONES DE RECARGA ARTIFICIAL8.5. Pozos de Extracción y Recarga


ESQUEMA DE FUNCIONAMIENTO DE UN POZO DE EXTRACCION Y RECARGA

101


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203


Los criterios de tipo físico

• Se refieren a una evaluación hidrogeológica de la posible zona de recarga, la cual debe incorporar la información necesaria para la elección de la mejor zona de recarga, así como una descripción general de las fuentes de agua de recarga.

El criterio de disponibilidad y calidad del agua

• Apunta a determinar cuanta agua se encuentra disponible en el lugar proyectado para la recarga, para lo cual se necesitan estadísticas de caudales superficiales y de precipitación, aportes laterales, así como niveles piezométricos históricos del acuífero.

RECARGA ARTIFICIAL DE ACUIFEROS9. UBICACION Y TAMAÑO DE INSTALACIONES DE RECARGA ARTIFICIAL

204


9. UBICACION Y TAMAÑO DE INSTALACIONES DE RECARGA ARTIFICIAL

Tasa de Infiltración : elemento que condiciona el tamaño y diseño de las obras:

En balsas de recarga Tasa de Infiltración = Caudal que se infiltra / Superficie de Filtración

En sondeos hará falta conocer el número de sondeos y para ello el caudal específico

Caudal específico : Caudal de inyección / Ascenso del nivel


Tamaño de la instalación de decantación en función de su profundidad y del volumen del agua a recoger

Tamaño de una balsa de recarga en función de la tasa de infiltración y del volumen del agua a recargar

0 0.25 0.5 0.75 1 1.25 1.5 1.75 20

50

100

150

200

250

300

350

400

Supe

rfic

ie d

e la

inst

alac

ión

(ha)

Profundidad de la Instalación (m)

150.000 m3

200.000 m3150.000 m3

25.000 m3 100.000 m3

50.000 m3

Volumen a recargar200.000 m3

150.000 m3100.000 m3

150.000 m350.000 m325.000 m3

Volumen a recargar

00

1 2 3 4 5 6

10

20

30

40

50

Tasa de infiltración (m)

Tam

año

de la

s in

stal

acio

nes

(ha)

102


[email protected]

205


AQq−

Ascenso de Nivel Isométrico

Caudal de Inyección

+Q

206


La colmatación es un proceso que se caracteriza por la pérdida sostenida de la capacidad de conducción de agua por parte de un medio poroso permeable (disminución de la conductividad hidráulica saturada).

Orígenes:

• Colmatación física• Colmatación biológica• Colmatación por reacciones

químicas


Valor final

25 50 75 100 Tiempo,días0

0,5 -

1 -

Perío

do d

e hu

mid

ifica

ción

de

l sue

lo

Perío

do d

e ex

plos

ión

del

aire

acl

uído

Des

cens

o po

r cal

mat

ació

npr

ogre

siva

y d

ism

inuc

ión

del g

radi

ente

hid

raul

ico

Cau

dal e

spec

ífico

de

infil

trac

ión

m/d

ía

Figura 19.7Curva típica de caudal de infiltración en función del tiempo.Las escalas son meramente orientativas; los valores reales varían mucho de un caso a otro. El valor asintóico final puede llegar a ser casi cero con agua muy turbia y con abundantes materiales finos y orgánicos

10. COLMATACION SISTEMAS DE RECARGA ARTIFICIAL

103


[email protected]

207


Orígenes:

• Colmatación física• Colmatación biológica• Colmatación por reacciones

químicas


A veces, dependiendo de las condiciones de la instalación y de las características del agua de recarga, se pueden producir fenómenos de calmataciónbiológica debido al crecimiento de algas.

La deposición de los sólidos en suspensión que lleva el agua de recarga forma sobre el suelo una película arcillosa que reduce notablemente la tasa de infiltración de la instalación de recarga.


208


10.1. Calidad del Agua de Inyección


Tabla 19.2. Calidad del agua antes y después de recarga por extensión (modificado de Bouver, 1970). Se trata de aguas residuales con un intenso grado de tratamiento. El resultado depende de la existencia o no de un recorrido en medio no saturado.

Agua de recarga Pozo a 10m de distancia

DBO mg/lDQO mg/lAmonio, mg/l NNitrato, mg/l NNitrito, mg/l NNitrógeno orgánico, mg/l NFósforo, mg/l PBoro, mg/l BTotal sales, mg/lpHColiformes MPN/100 mlColiformes fecales, MPN/100 ml

2055250,1

Trazas2

200,59008,0106

106

4,6

0,2151,9

0 a 250,4 a 0,1

0,35

0,59507,7

0 a 330 a 13

4,6rCa)/2(rMgrNa/SAR +=


104


[email protected]

209


10.1. Calidad del Agua de Inyección


Concepto Valor Recomendado ComentariosSistemas en ProfundidadSST < 2 [mg/l] Para K >40 [m/d]SST < 0.1 [mg/l] 4 [m/d] < K < 40 [m/d]Sistemas en SuperficieSST < 10 [mg/l]

Colmatación Biológica

TUR < 5 [NTU]Sistemas en ProfundidadpH > 7.2 (límite bacterias Fe)Evitar COEh > 10 [mV]AOC < 10 [mg C/l]DOC < 2 [mg/l]Sistemas en Superficie

Colmatación Física

TOC < 10 [mg/l][Fe2]<11.2 [mg/l]RI > 7.0pH < 7.5SDT < 150 [mg/l]

Colmatación Química

Bajo [Ca2+] y [Mg2+]


210


10.2. Pretratamiento al Agua de Recarga para evitar Clogging

Dependiendo de la colmatación que se quiera evitar es el tipo de tratamiento químico que se le realiza al agua de recarga.

Colmatación física:• Pretratamiento como sedimentación, floculación y filtración de las aguas de

recarga.

Colmatación biológica• Se aplica generalmente cloro u otros desinfectantes. En este último caso es

necesario prevenir la formación de órganoclorados (trihalometanos), por lo que se recomienda el uso de cloraminas.

Colmatación química• Lo ideal es que el agua de recarga sea compatible con el agua nativa del

acuífero.

RECARGA ARTIFICIAL DE ACUIFEROS10. COLMATACION SISTEMAS DE RECARGA ARTIFICIAL

105


[email protected]

211



Dispositivos de recarga en

superficie

Dispositivos de recarga en profundidad

El método más usual de descolmatación es el bombeo intenso, a veces intermitente, a caudal superior al de recarga. Como alternativa, el desarrollo mediante aire comprimido. En formaciones carbonatadas, previa inyección de ácido clorhídrico con dispersantes.

Extracción de la zona colmatada y posterior lavado: cuando la colmatación es profunda, se puede proceder a retirar dicha zona (filtro de arenas y/o terrenos naturales), para que, tras su lavado, pueda reintegrarse a su lugar e iniciar un nuevo ciclo de recarga.

Escariado de la parte colmatada: cuando la penetración de limos es poco profunda se puede proceder a eliminar la zona colmatada, lo que es preferible hacer manualmente con rastrillos, puesto que las máquinas pueden alterar la disposición del filtro o del terreno natural, compactándolo.

Dejar secar la instalación de recarga: esto contrarresta el hinchado de las arcillas, restituyendo así parte de la permeabilidad. En ocasiones se deja crecer la vegetación, cuyas raíces perforan y rompen la zona colmatada, facilitando así el posterior paso de agua.

PROCEDIMIENTO DE DESCOLMATACIONPROCESOS DE DESCOLMATACION MAS UTILIZADOS

TIPO DE DISPOSITIVO

212


Nivel de agua sube y baja

VALVULA

GARBAS

ENTRADA DE AGUA Y SALIDA DE AGUA

Partículas Finas

CAMION SUBE Y BAJA VALVULA

CUCHAREO DE POZO

106


[email protected]

213


10.2. Pretratamiento al Agua de Recarga para evitar Clogging

Componente Alternativa

General

Polímetros Anti scalant (impermeabilizador)

Baño ácido

Hidrolimpieza: bombeos frecuentes

Fierro

Hidrolimpieza

Sistemas de Aireación

Remover el oxígeno del agua de recarga: SO2

CarbonatosResinas de Intercambio de Sodio

Baños Acidos

Manganeso

Sistemas de Aireación

Aumento del Ph del agua de recarga (componentes de sodio)

Nulo mezcla del agua de recarga cerca del pozo

Pretratamiento Colmatación QuímicaFuente: Clogging and Artificial Recharge of Ground Water: Fundamental Aspect


214


10.3. Sistema de Pretratamiento del Agua de Recarga


107


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215


NIVEL FREATICOESPESOR ZONA NO SATURADA

216


CONSIDERACIONES SOBRE LA RECARGA ARTIFICIAL

108


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217


Condición Ideal para la Recarga Artificial de Acuíferos

presencia materiales permeables en superficie

Actividades pre: ensayos de infiltración y geología de detalle

En ZNS y en el acuífero: procesos físicos, químicos, biológicos

Actividades post: diseño instrumentación suelo y establecim. red medida parám. físico-quím.-biol. en acuíf. y sist superfic Seguimiento.

RECARGA ARTIFICIAL DE ACUIFEROS11. HIDRAULICA DE LA RECARGA DE ACUIFEROS

218


11.1. Fases de la Recarga Artificial

Fases de la Evolución de la Recarga

• Fase I: Inicio de la Recarga y Crecimiento de la cresta de agua

• Fase II: Evolución a Régimen Estable luego de alcanzar algún control

• Fase III: Régimen Estacionario

• Fase IV: Cese de la Recarga y Decrecimiento de la cresta de agua


Figura 19.21Las fases de la recarga artificial. Crecimiento, estabilización y desaparición de una cresta de agua con un control lateral y un posible control superior.

11. HIDRAULICA DE LA RECARGA DE ACUIFEROS

Descarga

Descarga Recarga

Recarga

Acuífero libre

Descarga

Descarga

Acuífero libre

Impermeable

Impermeable

0 = Nivel inicial1 = Crecimiento de la cresta de agua2 = La cresta alcanza un límite de potencial

a = Crecimiento vertical limitadob = Crecimiento horizontal limitado

3 = Regimen estacionario4 = La cresta de agua desaparece al cesar la recarga

109


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219


ACUIFERO CONFINADOFONDO DE ACUIFERO

Superficie de recarga

220


11.2. Datos para Cálculo de la Recarga

• Capacidad de Infiltración (m/día)

• Altura de Lámina Libre (m); Espesor (m) y Permeabilidad (m/día) (fondo y lateral del sistema de recarga).

• Duración de la Recarga ó Característica de los Turnos

• Permeabilidad (m/día) y Porosidad (%) del acuífero. Si es confinado el Coeficiente de Almacenamiento (%)

• Profundidad del Nivel piezométrico (m)

• Espesor saturado (m) inicial.

• Pendiente base impermeable y piezometría inicial

• Estado de la base del sistema de recarga

• Ritmo de colmatación del sistema de recarga


Figura 19.22Evolución de la cresta de recarga bajo una balsa y evolución temporal del caudal de recarga por unidad de superficie por efecto hidraúlico, en ausencia de colmatación.


balsa de recarga

Nivel freático inicial

a, b, c, d , e, f…..posicionessucesivas de la cresta de recarga

Tiempo

Cau

dal d

e re

carg

a po

rU

nida

d de

sup

erfic

ie q

s

ab

cde

f f

ab

c

ed

110


[email protected]

221


11.2. Datos para Cálculo de la Recarga

• Capacidad de Infiltración (m/día)

• Caudal Específico (m/día)

q = Q/ s

I = Q/ sup

I = K´* i

i = ´(H´- H)/ b


222


11.3. Recarga y Descarga en Régimen Permanente. Zanjas y Drenes


HR=espesor de agua bajo la zanja de recarga

HB=espesor de agua bajo la zanja de extracción

L = distancia entre ambas zanjas, contado desde los bordes de las mismas

K = permeabilidad horizontal

Y si el espesor es grande de modo HR ≈ HB

Siendo H un valor intermedio entre HR y HB

lk L QHH 22 BR

=−

lk H 2L QHHH BR ≈Δ=−

Si qS es la capacidad de infiltración (velocidad aparente de entrada) de la zanja de recarga, para recargar el caudal Q hace falta una anchura de balsa, a, que vale: l q

Qas ⋅

=

El tiempo de retención τ es el tiempo en recorrer el agua la distancia L. Suponiendo un gradiente uniforme i = ΔH/L

QH1Lm2

HkmL

i/mkL

real velocidadespacio

2

=Δ⋅

≅⋅

=

==τ

Admitiendo que no existe un lecho de menor permeabilidad en el fondo de la balsa de recarga y que ésta es de penetración nula (sólo filtrante por el fondo), la pérdida de carga adicional es (Huisman, 1970):

4Hπaln

lk πQ

4HπaShln

lk πQHR ≈⎟

⎠⎞

⎜⎝⎛−=Δ

Figura 19.23Esquema de un sistema de recarga continua. A) Con zanjas y drenes b)con zanjas y líneas de pozos.La figura inferior esquematiza el sistema hidraúlico


111


[email protected]

223



Figura 19.24Perfil esquemático de una balsa de recarga que alimenta

en estado estacionario a un sistema de drenes paralelos.

A) Nivel freático más alto que la base de la balsa.B) B) Nivel freático puede descender bajo el nivel de

la balsa

Si en el fondo de la balsa existe un lecho de espesor b’ y permeabilidad vertical k’, el caudal recargado vale (Bear y Bracster, 1966)

∑∞

= ++

++

⋅Δ

=

0n hvh

vhR

a'k/'bπk)12(

ak/kH1)(2n

Coth

121

kkπ

lH8Q

nn

π

Cuando d=0 ó d<0; el nivel freático está totalmente despegado del fondo de la balsa y entonces el caudal es:

Que solo depende de las condiciones en la balsa.

a/2 = d/2 + d’/2d’= ancho total bajo la balsa en el que existe medio no saturado

b'H1ak'Q RΔ

=

11.3. Recarga y Descarga en Régimen Permanente. Zanjas y Drenes


224


11.4. Recarga y Descarga en Régimen Permanente. Sistema Radiales de Pozos y Balsas Circulantes


Sea el caso de un balsa de recarga circular de radio p, rodeada de un canal de drenaje circular concéntrico a distancia R.Si q, es la capacidad de infiltración por unidad de superficie, para recargar un caudal Q hace falta una balsa de radio

Y el tiempo de retención τ es de

sqQp⋅

=π

Qpπ(R

caudalvolumen 22 −

==τ

La diferencia de nivel entre la balsa y la zanja, prescindiendo de las pérdidas de potencial en la entrada y salida, es de (ver capítulo 9.2):

pRIn

πkQ H -H 2d 2R =

Y cuando HR difiere poco de Hd:

Si la zanja de drenaje se sustituye por un anillo de n pozos de drenaje que penetran una longitud λbajo nivel freático, se tiene una pérdida de carga adicional dad por:

Si8endo r0 el radio de cada uno de los pozos. Si los pozos son notablemente penetrantes, basta con prescindir del segundo sumando.

0

0

p

rHλ)λ-(HIn

λλH

Hk 2πQ/n

R 2πR/n 2πIn

Hk 2πQ/n H

⋅−

+

+=Δ

pRIn

Hk 2πQHH-H 2d2R =Δ=


112


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225


11.5. Recarga y Descarga en Régimen Transitorio


La recarga en régimen variable supone un cambio en el almacenamiento y por lo tanto interviene en las ecuaciones el coeficiente de almacenamiento (S), que en acuíferos libres coincide con la porosidad eficaz (me)

En las figuras 19.26; 19.27 y 19.28 se indican algunos resultados para balsas cuadradas y rectangulares. En esas figuras, a es el ancho de la balsa, l su longitud, k la permeabilidad del medio, m la porosidad, Hp el espesor saturado inicial, ΔH0 la altura del domo en el centro, ΔH la altura del domo a distancia x del centro en dirección de la dimensi~n menor, t el tiempo y W la recarga en altura de agua libre por unidad de tiempo (m/día o m3/día/m2)

Figura 19.26Ascenso del centro del domo de agua creado bajo una balsa de recarga de forma cuadrada que infiltra una altura de agua W por unidad de tiempo (modificado de Bianchi y Muckel, 1970).

Figura 19.28Efecto de la relación a anchura de una balsa de recarga rectangular en la elevación en el centro del domo de agua formado cuando la infiltración equivvale a una altura W de agua por unidad de tiempo (según Bianchi y Muckel, 1970)

Figura 19.27Ascenso del domo de agua que se forma bajo una balsa de recarga de forma cuadrada que infiltra una altura de agua W por unidad de tiempo (según Bianchi y Muckel, 1970)


226


11.5. Recarga y Descarga en Régimen Transitorio


Gráfico para calcular la elevación del domo de agua bajo una fosa o balsa circular de radio v que recarga un caudal Q. Se supone que el espesor saturado inicial es H, que el espesor saturado bajo la zona de recarga es Hn. Constante, y que la distancia R es el límite del domo de recarga (según Berend, 1970). Ejemplo: En una fosa circular de 20m de diámetro se recarga 2 m/día de agua en un acuífero de k=100 m/día, m=0,20 y H=0,10m. Hallar la elevación del domo de agua y su extensión al cabo de 1 día y al cabo de 1 mes. Para t=1 día:

En el gráfico, se obtiene: 120,010

12mHtq

02,01010

1002

Hp

kq

s

22s

=⋅

⋅=

⋅⋅

=⎟⎠⎞

⎜⎝⎛=⎟

⎠⎞

⎜⎝⎛

3020,010

302mHtq

02,0Hp

kq

días 30 mes 1 tPara 120mR 12;R/p

0,25mH 10,25m;H1,025;H/H

s

2s

RRR

=⋅⋅

=⋅⋅

=⎟⎠⎞

⎜⎝⎛⋅

====

=Δ==

En el gráfico, se obtiene:

HR/H= 1,04; HR=10,4m; ΔHR=0,4mR/p=60; R=600m

Si el medio es amisótropo, siendo Kh y KV respectivamente, la permeabilidad horizontal (isótropa) y la vertical. El valor de ΔHR calculado debe ser multiplicado Kh/KvPor ejemplo si Kh/Kv=16; para t=1 díaΔHR=0,25 X 4 = 1m y para t=1 mesΔHR=0,4 x 4 = 1,6 m


113


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227


11.6. Recarga y Descarga en Acuífero Inclinado


Se supone el caso de un acuífero inclinado (pendiente i) y espesor saturado inicial Ho constante. Existe además una zanja de recarga de gran longitud perpendicular a las líneas de flujo y a distancia L1 aguas arriba de una línea de drenaje. El nivel freático no alcanza la superficie del terreno.

Si ΔH es la elevación de agua sobre el nivel inicial, en régimen estacionario se tiene para la zona 2 (modificado de Baumann, 1965):

Siendo q0 el caudal aportado por unidad de longitud. La fórmula es válida para acuífero horizontal, pero puede emplearse para acuífero inclinado si ΔH<<H0

Figura 19.30Recarga en un acuífero inclinado con un control lateral (drenaje) aguas abajo. Se supone que en ancho de la zanja de drenaje es despreciable en relación con Ls y Ld.

⎟⎟⎠

⎞

⎜⎝⎛ ⋅−−⋅=Δ

∑∞

= d1n2

2d

d0

0

2L1)nx-n2(cos

1)-(2n1

π8L)xL(

kHqH


228


11.7. Tasa de Acumulación de Sedimentos en un Pozo de Inyección


TASA DE ACUMULACION YSEDIMENTOS EN EL POZO


114


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229


11.8. Diseño de un pozo de Inyección


230


12. EJEMPLOS INTERNACIONALES

Existe una amplia experiencia a nivel internacional de esta técnica, fundamentándose en la gestión sustentable y eficiente de los recursos hídricos a nivel de Cuenca:

• Recarga Artificial del Acuífero de Santa Marta (Colombia),1993.• Recarga Artificial en Llanuras Aluvionales del Véneto (Nororiente de Italia),

1993.• Recargas en las Cuencas Aluvionales del río San Juan, Argentina, 1995.• Recarga Artificial en la zona de Florida, Estados Unidos, 1990.• Recarga Artificial de los Sistemas Acuíferos de Marchfeld, Austria, 1991.• Recargas de Aguas Subterráneas en el Orange County Water District

(OCWD), Estados Unidos, 1990.• Recarga Artificial en el Acuífero de Jijona, España, 1994.


115


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231


Goteburgo Suecia en 1897, se utilizarón balsas y zanjas para la recarga de acuíferos, extendiéndose luego al resto de Europa.

En el año 1896 se tienen las primeras experiencias en Estados Unidos.

En 1903 se empiezan las experimentaciones con pozos profundos. Los primeros trabajos a gran escala se realizan en Los Angeles con el sistema de Control de Inundaciones (Los Angeles Flood Control District).

Los países mayor experiencia: Alemania, Holanda, Suecia, Israel, Estados Unidos y España.

En España en el Valle del río Besós en las cercanías de Barcelona se recargan aguas previamente tratadas.

En el Valle del río Llobregat se recarga, a través de 12 pozos de inyección, agua de río potabilizada y también existe acondicionamiento del lecho del río de modo de alcanzar mayores tasas de infiltración.

RECARGA ARTIFICIAL DE ACUIFEROS12. EJEMPLOS INTERNACIONALES

232


Portugal

Se construirán pequeñas balsas de infiltración para la R. A. de excesos de agua superficial procedentes de una cuenca cercana.

Sistema acuífero de Campina de Faro (Región de Algarve)

El objetivo es el almacenamiento de excesos de aguas superficiales y mejora de las aguas subterráneas contaminadas especialmente por actividades agrícolas


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Grecia

Acuíferos en la cuenca de Thessaloniki

Se construirá una planta para el tratamiento completo de aguas residuales.

R.A. después de tratamiento a través de pozos y balsas de infiltración.

El objetivo es la mitigación de los fenómenos de intrusión marina.


234


Israel / franja Gaza

Déficit hídrico, muy explotado, contaminación agrícola y doméstica, intrusión marina.

Existen ya numerosos sistemas R.A. (pozos y balsas infiltración) para recarga de escorrentía, aguas de tormenta, aguas residuales tratadas.

Acuífero costero compartido entre Israel y Palestina

El objetivo es la monitorización y estudio cualitativo de la recarga (hasta ahora: más a nivel cuantitativo)


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235


España


DEHESAS DE GUADIX

MAZAGON (HUELVA)

ALUVIALDE GUADALETE

PLANA DE GANDIA-DENIA SECTORVERGEL-ELS POBLETS.(ALICANTE)

VALLE DEL ESGUEVA(VALLADOLID)

ALUVIAL DEL RIOGUADALQUIVIR(SEVILLA)

CALCARENITASDE CARMONA(SEVILLA)

VEGA DE GUADIX(GRANADA)

ALUVIAL DEL RIO OJA(LA RIOJA)

LocalizaciónLugar y provincia Tipo de instalación Origen y calidad

del agua de recarga ObjetivoDuración de

la experienciaCaudal

infiltrado

De 40 a 50 l/s

De 200 l/s a 300 l/s

6-7 l/s

De 250 a 500 l/s

De 2 a 20 l/s

35 l/s por pozo de recarga

7-8 l/s

De 1.2 a 2.4 l/s

0.6 l/s

1 año

Desde 1990 todos los días del año

Durante 2001 15 días al año

Desde diciembre de 1985 la operación de recarga tiene una duración de 5 a 6 meses al año

4 años

Menos de 1 mes

Menor de 3 meses

Desde 1984 a 1998 durante 3 ó 4 meses al año

1987 y 1988. En el primer año durante 3 meses, y en el segundo durante 5

3 balsas de infiltración y 10 km de canales

6 balsas de infiltración

1 Balsa de infiltración tipo “Fosa” y un pozo de gran diámetro

2 Zanjas de infiltración (300 m) con pozos de 1 m de diámetro en su interior que se localizaban cada 10m.

1 Sondeo profundo

1 Pozo de gran diámetro con dos galerías paralelas a la costa de 100m de longitud cada una. A partir de noviembre de 1996 se cuenta con 2 pozos de recarga

2 Pozos rellenos de grava.

6 Balsas de infiltración

2 Balsas de infiltración

DepuraciónAgua residual bruta

Agua residual urbana bruta

Depuración e incremento de los recursos hídricos para regadío

Aumentar la garantía de suministro de los regadíos de la zona

Excelentes invernales del arroyo La Molineta. Contenido de sólidos en suspensión 6 mg/l

Excelentes invernales del río Girona que presentan una conductividad de 750 μS/cm. El contenido de sólidos en suspensión es de 3-5 mg/l

Frenar el avance de la intrusión marina e incrementar los recursos hídricos para riego

Incrementar los recursos hídricos para riego

Excedentes invernales del río Esgueva. Calidad agua de recarga buena. Sólidos en suspensión 2-3 mg/l


Excedentes invernales del Canal del Bajo Guadalquivir. Calidad del agua de recarga mala. Contenido de sólidos en suspensión de 250 mg/l

Excedentes invernales del Canal del Bajo Guadalquivir. Calidad del agua para recarga mala

Resolver problemas locales de sobreexplotación


Incrementar los recursos hídricos para riego y mejorar la calidad del agua del acuífero donde existen captaciones para abstecimientourbano

Excelentes superficiales del río Oja y Santurdejo. Agua con mineralización baja. Swlidos en suspensión inferiores a 10 mg/l

Drenaje de la Mina de Alquife. Contenido en sólidos disueltos 250 mg/l. Bajo contenido de materia en suspensión


236


España

Acuíferos Baix Llobregat

Se construirá una balsa de infiltración (municipio El Papiol) para la R.A. de aguas derivadas del río Llobregat.

El objetivo es la optimización de los recursos hídricos, mejora e incremento de los recursos acuíferos, mejora en el conocimiento de los procesos recarga.


118


[email protected]

237


EEUU - Arizona


238



EEUU - Arizona


119


[email protected]

239



EEUU - Arizona


240


13. PROYECTO DE UN SISTEMA DE RECARGA ARTIFICIAL (CHILE)

Recarga Artificial de acuíferos en los valles de La Ligua y Petorca (5ta Región)

Caracterización de las Cuencas

Estudio de la Calidad de las AguasDisponibilidad de Aguas

Demandas Superficiales

Demandas Subterráneas

Balance Hídrico

Antecedentes Geológicos –Hidrogeológicos


120


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241



Método de Canales tipo Meandrantes es el más conveniente, desde el punto vista técnico y económico.

– Lagunas de Infiltración – Canales o Zanjas Laterales – Canales tipo Meandrantes– Aumento Longitud Recorrido del

Cauce– Embalses Sucesivos o Vertederos

RECARGA ARTIFICIAL DE ACUIFEROS13. PROYECTO DE UN SISTEMA DE RECARGA ARTIFICIAL (CHILE)

242


• Se dispuso de un modelo computacional hidrogeológico, desarrollado mediante el programa Visual MODFLOW (v2.7.2).

• Se discretizó en forma espacial y temporal.

• Período de calibración: Abril 90 - Septiembre 95 (stress period=6).

• Se utilizaron 4 pozos de calibración, con información histórica.

• Luego de la calibración y validación, se estudia el comportamiento del sistema, bajo las condiciones de la recarga (Octubre-Diciembre).


RECARGA ARTIFICIAL DE ACUIFEROS13. PROYECTO DE UN SISTEMA DE RECARGA ARTIFICIAL (CHILE)

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243


Los efectos de la recarga son prácticamente inmediatos y de gran eficacia.

Mediante el modelo del canal (INFILTRA), se estimaron infiltraciones del orden del 42% (100l/s), y mediante el modelo del acuífero (VModflow), un área de influencia de aprox. 300 há, con un aumento de los N.E. de aprox. 2,0 a 2.5 m.

La implementación de la obra cuesta del orden de 5.000 U.F., mientras que su operación y mantención 570 U.F.

La evaluación económica arroja que el proyecto genera un aumento de los ingresos cercano al 30%, sobre la situación actual (Horizonte a 20 años).



13. PROYECTO DE UN SISTEMA DE RECARGA ARTIFICIAL (CHILE)

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Debido a la creciente demanda de agua para el abastecimiento de la ciudad de Lima y a la escasa disponibilidad de agua superficial, la extracción de las aguas subterráneas del acuífero de Lima se ha incrementado progresivamente desde menos de 1 m3/s en 1955 hasta 12,4 m3/s en 1997. De este caudal, 9 m3/s correspondieron a los pozos administrados por el Servicio de Agua Potable y alcantarillado de Lima (SEDAPAL) y el resto a los pozos de propiedad de empresas industriales y de particulares. La intensiva explotación de este recurso así como la desaparición progresiva de las fuentes de recarga, ocasionada principalmente por el cambio de uso de las tierras de agrícola a urbana, han propiciado el desequilibrio del nivel freático, evidenciado por el constante descenso del nivel freático y el deterioro de la calidad de las aguas en los sectores más críticos. Para contrarrestar el problema de sobreexplotación, se ha tenido en consideración que el máximo caudal explotable del acuífero de Lima es de 8 m3/s y el rendimiento seguro de 6 m3/s, determinados mediante modelos de simulación matemática. Las acciones que se han emprendido para contrarrestar la sobreexplotación del acuífero fueron: uso racional de las aguas, a través de la micromedición, uso conjuntivo de aguas superficiales y aguas subterráneas, recarga artificial inducida e incorporación de nuevas fuentes de agua superficial. Como resultado de las acciones señaladas, la extracción de las aguas subterráneas ha disminuido de 12,4 m3/s en 1997 a 9 m3/s en el 2001, presentándose en consecuencia recuperaciones importantes del nivel del acuífero entre 1 y 15 m. En escasos sectores la tendencia al descenso aún continúa pero con una gradiente más suave.

14. RECARGA ARTIFICIAL EN LIMA (PERU)

Evaluación del acuífero de Lima (Perú) y medidas correctoras para contrarrestar la sobreexplotación, J. Quintana (SEPADAL) y J. Tovar (Presidente AIH Perú)


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Morfología del nivel freático en Junio 1997. Acuíferos de Rímac y Chillón


OCEANO PACIFICO

LEYENDACurva

HidroisonipsaSentido del Flujo

SubterráneoPozo de Agua

Piezómetro

50 mm.

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Variaciones del nivel freático en el Pozo P-156 Zárate y explotación de las aguas subterráneas con pozos de SEDAPAL – Junio 1997


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Acciones emprendidas para contrarrestar la sobreexplotación del acuífero

- El uso racional del agua- Instalación de contadores volumétricos, disminución de las pérdidas o fugas

en la red de distribución

- El uso conjuntivo de las aguas subterráneas- Permite paralizar la extracción de aguas subterráneas en aquellas zonas

donde existen excedentes hídricos superficiales

- La recarga artificial inducida

- El reemplazo parcial de las fuentes de aguas subterráneas por superficiales.

RECARGA ARTIFICIAL DE ACUIFEROS14. RECARGA ARTIFICIAL EN LIMA (PERU)

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La recarga artificial inducida consiste en provocar un gradiente hidráulico entre los niveles del agua superficial y del agua subterránea. Este gradiente permite incrementar la velocidad de alimentación del acuífero desde el lecho del río, lo cual se logra a través del bombeo de pozos de extracción-recarga situados en las proximidades del lecho del río Rímac.


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El proyecto comprendió la adecuación del lecho del río entre La Atarjea y Huampaní para mejorar las condiciones de infiltración en un tramo de 22 km.También comprendió la construcción y equipamiento de pozos tubulares con el doble objetivo de extraer el agua subterránea para su aprovechamiento y el de crear las condiciones necesarias (vaciado parcial del acuífero y creación del suficiente gradiente hidráulico entre el río y el acuífero) para garantizar la inmediata realimentación del acuífero, sin afectar las reservas existentes. Los estudios realizados al respecto determinaron que en el tramo de Huampaní - La Atarjea se pueden aprovechar unos 5 m3/s o 155 MMC de agua por año.


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La infraestructura correspondiente, está constituida por lo siguiente:- 60 pantallas transversales en el lecho del río, constituidos por muros enterrados de hormigónciclópeode 1,20 m de ancho, 3,00 a 3,50 m de profundidad y 150 a 200 m de longitud, con distanciamiento de 100 m entre ellos.- 30 pozos tubulares de extracción y recarga de 80 a 150 m de profundidad (18 en la margen derecha, dispuestos en una sola línea y 12 en la margen izquierda, dispuestos en dos líneas de 6 pozos cada una). La capacidad instalada total es de de 1,6 m3/s.- 19 piezómetros de 50 a 80 m de profundidad distribuidos convenientemente en el área del proyecto. Algunos piezómetros representativos cuentan con limnígrafos electrónicos.


Resultados de la recarga artificial inducida.


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Variación del nivel freático en el pozo P-156 Zárate, tendencia a la recuperación desde 1997

Recarga artificial inducida

SECTOR VOLUMEN INDUCIDO (Mm3)1999 2000 2001

ABC

TOTAL

3.150.000291.000675.000

4.116.600

1.071.000360.000

1.687.5003.118.500

1.134.000576.000

1.890.5003.600.000


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ING. JOSE BOLZICCO CONSULTOR INTERCADE

E-mail: [email protected].: (511) 365-7593

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MUCHAS GRACIAS

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