Hidrología subterránea: Cálculo de líneas equipotenciales

Hidrología. Explotación de recursos naturales. Redes de flujo. Presas y acuíferos

  • Enviado por: Andrés
  • Idioma: castellano
  • País: México México
  • 11 páginas
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Universidad Michoacana de San Nicolás de Hidalgo

 

 

HIDROLOGIA SUBTERRANEA

TRABAJO

“CALCULO DE LINEAS EQUIPOTENCIALES”

Sección 02 Semestre 08

20/06/2007

INDICE

INTRODUCCION…………………………………………………….…………..2

METODOLOGIA…………………………………………………………………2

REDES DE FLIJO………………………………………………………………...3

PLANTEAMIENTO………………………………………………………………3

DESCRIPCION…………………………………………………………...……….3

EJEMPLO………………………………………………………………………….4

FIGURA REALIZADA EN AUTOCAD……………………………….………..5

HOJA DE CÁLCULO……………………………………………………...……..6

CALCULO DEL CAUDAL………………………………………………………7

Conclusiones…………………………………………………………...…….8

INTRODUCCION

El desarrollo de técnicas de explotación de los recursos naturales de agua subterránea y el mantenimiento de su calidad, ha tenido un significativo aumento de atención por parte de las autoridades públicas, debido a la constante amenaza potencial de contaminación del medio ambiente resultante de las actividades industriales, agrícolas, depósitos de basura, etc. Para los problemas de escasez y contaminación del agua, entre otras medidas de emergencia, durante los períodos de sequía, se suele promover programas de perforación de pozos con la intención de aumentar la oferta del agua. Como resultado de estos programas, existe una significativa cantidad de pozos profundos que exploran el acuífero.

El volumen explotable de un acuífero, es una variable de decisión a ser determinada como parte de un plan de gestión de agua como un todo. Debido a lo anterior, se hace necesario el desarrollo de modelos matemáticos que simulen el problema, y que entreguen información sobre el sistema regional de agua subterránea a bombeos y recarga artificial.

Las simulaciones del flujo y almacenamiento subterráneo generalmente mantienen como hipótesis que la matriz porosa por donde circula el acuífero esta constituida por un, material isótropo y homogéneo, pero es sabido que gran algunas partes de México presenta heterogeneidades encontradas en estos medios porosos naturales que alojan acuíferos, lo constituyen la sucesión de estratos de diferentes texturas y conductividades hidráulicas. Estas sucesiones estratificas pueden conformarse mediante la alternativa de capas de acuitardos semiconfinates y acuíferos dando lugar a los denominados acuíferos multicapa.

METODOLOGIA;

El método de elementos analíticos es aplicado en un área total y en una porción de ésta, el área de interés, y el modelo numérico de diferencias finitas solo se aplica en el área de interés, por lo tanto nosotros utilizaremos el método de de diferencias finitas.

2

REDES DE FLUJO:

Una red de flujo es una representación esquemática del flujo en un plano mediante líneas de flujo y líneas equipotenciales. Las líneas equipotenciales son la traza de las superficies equipotenciales al ser cortadas por el plano en que se dibuja la red de flujo.

El flujo siempre es tridimensional, así que las redes de flujo, en un plano, pueden trazarse en un plano horizontal o en un corte vertical. El trazado de una red de flujo debe cumplir estas condiciones:

1).- Ambas familias de líneas tienen que cortarse perpendicularmente.

2).- Los espacios resultantes deben ser “cuadrados” (aunque sean trapecios curvilíneos o incluso triángulos, han de ser proporcionados para que se aproximen lo más posible a cuadrados)

Aunque existen programas de ordenador que dibujan las redes de flujo automáticamente, el trazado a mano sin más herramientas que lápiz y goma, aporta un buen conocimiento del flujo. La red de flujo permite calcular cuantitativamente el caudal circulante.

PLANTEAMIENTO:

La presa del dibujo se asienta sobre un estrato de grava y arena que tiene una conductividad de , K = 10-4m/s . bajo dichos materiales se encuentra un sustrato impermeable.

Se pide:

A).- Dibujar la red bajo la presa

B).- Calculo de las líneas equipotenciales

C).- Dibujar las líneas de flujo

D).- Calcular la tabla en Excel y graficar los datos obtenidos

E).- Calculo del gasto

DESCRIPCION:

La base de la presa impermeable inferior funciona como líneas de flujo por lo tanto, las equipotenciales deben cortarlas perpendicularmente.

Hemos de suponer que una gota procedente del infinito( a la izq, de la fig. 1) circula pegada al fondo y finalmente asciende fuera del dibujo por la derecha.

Por el contrario, el agua a ambos lados de la presa es una línea equipotencial; es obvio que todos los puntos del fondo de un lago tienen el mismo potencial. Por lo tanto, las líneas de flujo nacen y terminan perpendicularmente.

3

EJEMPLO:

Considérese una presa de enrocamiento en la cual se tiene un nivel aguas arriba de la presa de 100m. Mientras que aguas debajo de la misma se mantiene un nivel de 20m. si la presa se encuentra construida sobre un estrato de dicha conductividad, bajo dichos materiales se encuentra un estrato impermeable.

4

FIGURA 1

LINEAS DE FLUJO

LINEAS EQUIPOTENCIALES

5



MODELO MATEMATICO DE UNA PRESA

100

100

100

100

77,6250812

59,9999802

42,3748879

20

20

20

20

92,3145493

91,5264094

89,5081766

84,8213023

72,8752637

59,9999716

47,1246838

35,1786561

30,4917857

28,4735544

27,6854151

85,4172388

84,2829121

81,684995

76,9017693

69,0547

59,999959

50,94522

43,0981551

38,3149324

35,7170171

34,5826912

79,6542555

78,5030056

76,0471226

72,0460805

66,4418084

59,999945

53,5580826

47,9538125

43,9527724

41,4968907

40,3456416

75,0425228

74,0277328

71,9544099

68,7936224

64,6665087

59,9999308

55,3333533

51,2062407

48,0454544

45,9721325

44,9573432

71,445581

70,6109937

68,9491626

66,5074914

63,4306739

59,9999169

56,5691601

53,4923433

51,0506729

49,3888426

48,5542559

68,6832275

68,0214993

66,7237563

64,8565075

62,5487798

59,9999037

57,4510278

55,1433005

53,2760523

51,9783099

51,3165823

66,5826032

66,0680207

65,0678571

63,6460037

61,908035

59,9998915

58,0917481

56,3537798

54,9319268

53,9317637

53,4171817

64,9965628

64,6001245

63,8336489

62,7516162

61,4374665

59,9998804

58,5622944

57,2481449

56,1661127

55,3996375

55,0031998

63,806962

63,5022669

62,914999

62,0893473

61,0903355

59,9998705

58,9094056

57,910394

57,0847427

56,4974753

56,1927808

62,9220577

62,6869837

62,2347343

61,6004399

60,8346592

59,999862

59,1650649

58,3992844

57,7649903

57,3127415

57,0776681

62,2722289

62,0888773

61,7365163

61,2430203

60,648001

59,9998549

59,3517089

58,7566899

58,2631942

57,9108338

57,7274828

61,8057535

61,6597817

61,3794351

60,9871255

60,5144712

59,9998494

59,4852276

59,0125736

58,6202644

58,3399183

58,1939472

61,4852514

61,3650626

61,1343185

60,811577

60,4229106

59,9998454

59,5767803

59,1881141

58,865373

58,6346294

58,5144413

61,2849399

61,1809005

60,9812009

60,7019551

60,3657505

59,999843

59,6339356

59,2977313

59,0184858

58,8187868

58,714748

61,1886696

61,0924002

60,9076312

60,6492935

60,3382952

59,9998423

59,6613894

59,3503913

59,0920539

58,9072856

58,8110168