Memoria explicativa de la práctica

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1 Asignatura: HIDROLOGÍA SUBTERRÁNEA (ITOP)/HIDROGEOLOGÍA (ITM) UPCT Curso: Fecha: 19/12/2008 Profesora: Marisol Manzano Arellano. Tel Memoria explicativa de la práctica Práctica 6: INTERPRETACIÓN DE UN ENSAYO DE BOMBEO EN UN ACUÍFERO CAUTIVO EN RÉGIMEN VARIABLE 1. OBJETIVOS 1. Calcular el valor de los parámetros hidrogeológicos transmisividad (T) y coeficiente de almacenamiento (S) de un acuífero confinado. 2. Evaluar las características hidráulicas de pozo usado para el ensayo de bombeo (eficiencia del pozo, pérdidas de carga, caudal óptimo,...) 2. FUNDAMENTOS DEL MÉTODO Los parámetros T, S y m (porosidad) definen la capacidad de los acuíferos para almacenar y transmitir agua. El conocimiento del valor de estos parámetros es fundamental para realizar cálculos que son básicos en hidrogeología: filtraciones entre acuíferos o desde la superficie del terreno, comunicación del pozo con otras captaciones próximas, caudales óptimos de bombeo, tiempos de tránsito de contaminantes, existencia de bordes impermeables y zonas de recarga, etc. Los métodos existentes para la determinación de estos parámetros son: - Campo: A. Ensayos de bombeo B. Ensayos de trazador C. Ensayos de inyección - Laboratorio: Ensayos de permeabilidad, de compactación, de lixiviación,... Los métodos de campo son representativos de un mayor volumen de medio físico que los de laboratorio, por tanto, son preferibles a éstos, aunque si existen datos de laboratorio deben utilizarse como contraste de los de campo Definición de ensayo de bombeo y tipos Un ensayo de bombeo consiste en bombear agua en una captación (bajo unas condiciones prefijadas en la fase de diseño de la prueba) controlando simultáneamente el caudal extraído (que puede ser constante o variable, según el tipo de ensayo elegido) y la evolución temporal del nivel de agua en propia captación y en otras cercanas. Los métodos de ensayo existentes son: A) A caudal constante: - Régimen permanente. Los niveles en el pozo de bombeo se estabilizan a partir de un tiempo y ya no varían con el bombeo. Esto implica que el acuífero actúa como mero transmisor de la recarga y que el bombeo no toma agua del almacenamiento. Se interpreta la evolución de los descensos de nivel en puntos de observación cercanos, no el descenso total.

2 - Régimen variable. Los niveles en el pozo van variando durante toda la prueba, lo que significa que el agua extraída procede total o parcialmente del almacenamiento del acuífero. Estos ensayos suelen ser a caudal constante (la variable de control es el nivel), pero también se pueden realiza a nivel constante (se va variando el caudal para mantener el nivel constante). B) A caudal variable: a. Bombeo a caudal crítico. b. Bombeo escalonado. El caudal se aumenta tres o cuatro veces a lo largo del ensayo, pero se mantiene constante dentro de cada escalón. C) Ensayos de recuperación: se interpreta la evolución de los niveles en el propio pozo de bombeo durante la recuperación de éstos tras un ensayo de bombeo. La elección del tipo de ensayo a realizar y la interpretación del mismo en un acuífero dado requiere conocer las condiciones de contorno de la zona del acuífero que se quiere estudiar (radio del pozo, profundidad de captación, espesor total y saturado, extensión, heterogeneidad espacial, etc.) y disponer de un modelo conceptual previo de funcionamiento del acuífero que permita elegir el tipo de prueba a realizar. Los modelos son simplificaciones del funcionamiento real, por eso es necesario elegir uno que permita utilizar una formulación matemática establecida para condiciones de funcionamiento y limitaciones que sean admisibles en el medio real a estudiar. Muchas veces las características del acuífero o las condiciones de contorno del mismo no se conocen suficientemente con anterioridad, por lo que no es posible predecir el comportamiento del pozo y diseñar el ensayo de bombeo. Es ese caso hay que diseñar un ensayo provisional que permita variar las características durante la prueba (la distribución de bombeos, los puntos de observación, etc.). El comportamiento teórico de los distintos tipos de acuíferos y los métodos existentes de avaluación se han visto en clase de teoría. En la Tabla 1 se sintetizan los tipos de ensayo a caudal constante (que son los más usuales) adecuados para analizar el comportamiento de acuíferos confinados, semiconfinados y libres, así como los métodos de análisis a usar en cada caso para la interpretación. Un buen desarrollo de estos aspectos puede verse en la bibliografía recomendada al final del documento. En esta práctica se verán los aspectos operativos de la interpretación de ensayos de bombeo realizados en un acuífero confinado y en régimen variable. Tabla 1. Tipos de ensayo de bombeo a caudal constante y métodos de interpretación a usar en el estudio de acuíferos confinados, semiconfinados o libres. Tipo de acuífero Tipo de ensayo Método de análisis Régimen permanente Fórmula de Thiem Interpretación de Fórmula de Theis Confinado Régimen variable descensos Aproximación logarítmica de Jacob Interpretación de Fórmula de recuperacion de Theis recuperación Régimen permanente Fórmula de De Glee o de Jacob-Hantush Semiconfinado Int. Descensos Fórmula de Hantush Régimen variable Int. Recuperación Análisis ascensos teóricos Régimen permanente Fórmula de Thiem (1) y corrección de Jacob Fórmula de Dupuit (2) Fórmula de Theis (3) Aproximación logarítmica de Jacob (3) Libre Int. descensos Corrección de Dupuit Régimen variable Fórmula de Boulton Fórmula de Neuman Int. recuperación Fórmula de recuperación de Theis (1) (1) Para descensos pequeños en comparación con el espesor saturado (2) Si es admisible la aproximación de Dupuit-Forcheimer (3) Si los descensos son pequeños encomparación con el espesor saturado y no existe drenaje diferido (es instantáneo).

3 3. ENSAYOS DE BOMBEO EN RÉGIMEN PERMANENTE. ECUACIONES PARA EL ANÁLISIS DE DATOS Acuífero cautivo: - Requisitos: acuífero homogéneo, isótropo e infinito, no existe recarga vertical (es decir, T es cte. en cualquier punto), pozos totalmente penetrantes. - El flujo es bidimensional y radial. El caudal que sale por el pozo es igual al que atraviesa la superficie cilíndrica de altura constante igual a b y radio r. - En un punto cualquiera el nivel piezométrico variará durante el bombeo según la expresión de THIEM: Q R h 0 -h = ln ---- [1] 2.π.T r donde: h o = nivel inicial en el punto de medida r h= nivel en el punto r Q= caudal de bombeo T= Transmisividad h 0 -h= descenso de nivel en el punto r R= radio de influencia r= distancia del punto de observación al eje del pozo Acuífero libre: En este caso el flujo no es bidimensional ni radial. El caudal que sale por el pozo es igual al que atraviesa la superficie cilíndrica de altura variable e igual al nivel freático (h) en cada momento. En un punto cualquiera el nivel piezométrico variará durante el bombeo según la expresión de DUPUIT: Q R h2 0 -h2 = ---- ln ---- π.t 4. ENSAYOS DE BOMBEO EN RÉGIMEN VARIABLE. ECUACIONES Y APLICACIÓN r Acuífero cautivo: La resolución matemática de la ecuación de flujo lleva a la fórmula de THEIS y, para la mayoría de las situaciones, a la simplificación de JACOB (Jacob-Cooper): en un punto cualquiera el nivel piezométrico variará durante el bombeo según la expresión:

4 Q 2,25.T.t h 0 -h = s = 0, ln [2] T r 2.S Donde: s = descenso en el tiempo t (desde el comienzo del bombeo) en el punto de medida situado a la distancia r del eje del pozo de bombeo. Q = caudal de bombeo T = transmisividad S= coeficiente de almacenamiento Con una pequeña transformación matemática en [2] (ver bibliografía recomendada) se llega a la expresión equivalente siguiente: Q Q s = 0, log t 0, log t 0 [3] T T y = m. x + n Es decir, se trata de una recta de la forma y = m.x + n. Por tanto, basta dibujar x (log t) en papel semilogarítmico frente a y (s) para calcular el valor de la pendiente m. Una vez conocida m, como el caudal Q se conoce, se calcula T: T = 0,183.Q/m m = descenso/1 ciclo log. Para calcular S (coeficiente de almacenamiento) se determina el valor del punto en el que la recta corta al eje X (t 0 ). Conceptualmente significa tiempo del bombeo para el cual el descenso es aún cero (esto requiere que el eje Y comience en cero). Si en la expresión [2] se toma t = t 0, entonces se tiene que:

5 r2.s 2,25.T.t 0 t 0 = , y S = ,25.T r 2 DETERMINACIÓN DE LAS CARACTERÍSTICAS HIDRÁULICAS MÁS RELEVANTES DEL POZO: Los siguientes factores definen el comportamiento hidráulico de un pozo y se determinan a partir de los descensos medidos en el propio pozo de bombeo y del valor de T y S calculados mediante la interpretación de ensayos de bombeo en el propio pozo y en piezómetros de observación: - Eficiencia de un pozo de bombeo: es la relación entre los descensos teóricos (si no existieran pérdidas de carga) y los reales: steórico E = sreal donde s real : descenso real medido en el pozo de bombeo tras extraer agua durante un tiempo t dado y a un caudal Q conocido. s teórico : descenso teórico que se produciría en el pozo de bombeo al cabo del tiempo t de bombear con el caudal Q si no existieran pérdidas de carga. El descenso teórico que se produciría en un tiempo t desde el inicio del bombeo se calcula mediante la expresión [4]: 2,3.Q 2,25.T.t s teórico = log [4] 4.π.T r2.s Las pérdidas de carga en el pozo de bombeo son la diferencia entre el descenso teórico y el real: steórico - sreal (en m) Otros conceptos relevantes sobre el comportamiento de una captación útiles para diseñar el equipamiento de la misma son: - Caudal específico (Q/s): es el caudal de agua aportado por unidad de descenso (metro). - Descenso específico (s/q): descenso producido por unidad de caudal extraído. - Caudal crítico: caudal a partir del cual un pequeño incremento de caudal produce un gran aumento del descenso. También se le llama caudal óptimo, aunque en realidad éste debe ser ligeramente menor que el crítico. 5. BIBLIOGRAFÍA RECOMENDADA J. Jiménez y P. Ruano Aguas subterráneas. Captación y aprovechamiento. Ed. Ruano, Madrid.

6 6. EJEMPLO DE APLICACIÓN En un acuífero cautivo en medio detrítico se realiza un ensayo de bombeo escalonado para evaluar las características hidráulicas del acuífero y del propio pozo. En la Tabla 1 se recogen los datos de descensos de nivel medidos en el propio pozo de bombeo durante el quinto escalón del ensayo, durante el cual el caudal de bombeo fue de 47 L/seg. En la Tabla 2 se recogen los descensos de nivel medidos en un piezómetro de observación situado a 240 m del pozo de bombeo. En la Tabla 3 se recogen los descensos residuales de nivel medidos en el pozo de bombeo tras 1395 min de bombeo total. Con esta información, calcular: 1. El valor de la transmisividad (T) y el coeficiente de almacenamiento (S) del acuífero utilizando la aproximación de Jacob explicada en clase. 2. La eficiencia del pozo y las pérdidas de carga en el mismo. Para ello, usar los siguientes datos: S (coeficiente de almacenamiento) calculado en el piezómetro; T (transmisividad): tomar el valor calculado con los datos de la recuperación del pozo; r (radio del pozo): 0,125 m; t (tiempo): 5 h (final del primer escalón del bombeo); s r (descenso real medido al final del primer escalón de ensayo de bombeo): 5,65 m. Tabla 1. Descensos en el pozo de bombeo durante el quinto escalón de un ensayo del bombeo escalonado. t sp en pozo (min) bombeo (m) , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , ,66 t sp en pozo (min) bombeo (m) , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , ,96

7 Tabla 2. Descensos medidos durante el en el quinto escalón del ensayo en un piezómetro de observación situado a 240 m del pozo. Tabla 3. Descensos residuales (s ) medidos en el pozo de bombeo tras 1395 minutos de bombeo total. t s1 en piez. 1 (min) (m) , , , , , , , , , , , , , ,49 1. Transmisividad y coeficiente de almacenamiento: t r (desde fin depresión (t b +t r )/t r bombeo (min) residual (m) (min) 0 22,96-1 2, ,0 2 2,05 698,5 3 1,89 466,0 4 1,8 349,8 5 1,78 280,0 6 1,76 233,5 7 1,7 200,3 8 1,68 175,4 10 1,63 140,5 12 1,6 117,3 14 1,55 100,6 16 1,53 88,2 18 1,5 78,5 20 1,48 70,8 25 1,39 56,8 30 1,39 47,5 35 1,35 40,9 40 1,31 35,9 45 1,28 32,0 50 1,25 28,9 55 1,22 26,4 60 1,19 24,3 Descensos en el pozo de bombeo (m) durante el quinto escalón Δs = 23,65-14,8 = 8,85 m Q 0,183.0,047 m 3 /seg seg/día T pozo = 0, = = 84 m 2 /día Δs 8,85 m t (min) Fig. 1. Transmisividad estimada mediante la aproximación de Jacob con los descensos medidos en el pozo de bombeo.

8 3 0.7 Q 0,183.0,047 m 3 /seg seg/día T (B) = 0, = = 991 m 2 /día Δs 0,75 m Descenso residual en el pozo de bombeo (m) Q 0, m 3 /h. 24 h/día T pozo 2 = 0, = = 1265 m 2 /día Δs 0,59 m Δs = 1,57-0,98 = 0,59 m (tb + tr) / tr Descensos en el piezómetro de observación (m) ,25.T.t 0 2, m 2 /día. (270 min/1440 min/día) S (B) = = = 7, r m 0,183.0,047 m 3 /seg seg/día T (A) = = 2064 m 2 /día 0,36 m 2, m 2 /día. (130 min/1440 min/día) S(A) = = 7, m B A Δs (A) = 0,36-0 = 0,36 m Δs (B) = 0,75-0 = 0,75 m Fig. 2. Transmisividad medida con los datos de descenso residual en el pozo de bombeo t 0 (A) = 130 min t 0 (B) = 270 min t (min) Fig. 3. Transmisividad y coeficiente de almacenamiento estimados mediante Jacob con los descensos medidos en el piezómetro de observación.

9 Comentario sobre las características hidrogeológicas del acuífero: Los valores de T calculados mediante los descensos en el piezómetro de observación y la recuperación en el pozo de bombeo (descensos residuales) son del mismo orden de magnitud e indican que la transmisividad del acuífero estudiado debe estar entre 1000 y 2000 m 2 /día. El valor de T calculado con los descensos medidos en el propio pozo durante el bombeo subestima la capacidad real del acuífero para transmitir el agua. El coeficiente de almacenamiento del acuífero es del orden de 7, (0,007), valor totalmente típico para acuíferos confinados detríticos. 2. Características hidráulicas del pozo: Eficiencia del pozo: calculamos el descenso teórico a las 5 h de bombeo utilizando la T calculada durante la recuperación del pozo y el S calculado con los descensos en el piezómetro: 2,3.Q 2,25.T.t 2,3.4060,8 m3/d 2, m2/d.0,21 d s teórico = log = log π.T r2.s 4.3, m2/d (0,125 m)2.7, s teórico en t (0,21 días) = 3,95 m s teórico 3,95 m E = = = 70 % s real 5,65 m La eficiencia del pozo no es muy buena, aunque aún aceptable. Pérdidas de carga en el pozo de bombeo: s teórico - s real (en m) = 5,65 3,95 = 1,7 m Una pérdida de carga del orden de 2 m para un descenso real total de unos 6 m es un valor no despreciable. Si se trata de una captación nueva, será conveniente evaluar de nuevo su eficiencia tras un tiempo de funcionamiento, pues ésta debería mejorar. Por el contrario, si el pozo es antiguo probablemente indique ya un deterioro no despreciable en la comunicación entre la entubación y el medio acuífero y, en todo caso, que posiblemente la eficiencia empeore progresivamente.

10 Hidrología Subterránea (ITOP) / Hidrogeología (ITM) PRÁCTICA 6. Interpretación de ensayos de bombeo en acuíferos cautivos y con régimen variable Objetivos 1. Calcular el valor de los parámetros hidrogeológicos T (transmisividad) y S (coeficiente de almacenamiento) del acuífero en el entorno del pozo de bombeo. 2. Evaluar las características hidráulicas del propio pozo (eficiencia, pérdidas de carga, caudal óptimo...)

11 FUNDAMENTOS DEL MÉTODO 1. Los parámetros T, S y m definen la capacidad de los acuíferos para almacenar y transmitir agua. 2. Conocer el valor de estos parámetros es fundamental para para realizar cálculos que son básicos en hidrogeología: - flujo entre acuíferos o desde la superficie del terreno, - drenajes, - caudales de bombeo máximos/críticos, - tiempos de tránsito de contaminantes, -etc. 3. Métodos existentes para la determinación de estos parámetros: Campo: A. Ensayos de bombeo B. Ensayos de trazador C. Ensayos de inyección Laboratorio: Ensayos de permeabilidad, de compactación, de lixiviación,...

12 FUNDAMENTOS DEL MÉTODO ENSAYO DE BOMBEO: Prueba que consiste en bombear agua en una captación (bajo unas condiciones prefijadas en la fase de diseño de la prueba) controlando simultáneamente el caudal extraído (que puede ser constante o variable, según el tipo de ensayo elegido) y la evolución temporal del nivel de agua en la propia captación y en otras cercanas.

13 * Régimen variable. FUNDAMENTOS DEL MÉTODO MÉTODOS DE ENSAYO EXISTENTES 1. A caudal constante: * Régimen permanente. Los niveles en el pozo de bombeo se estabilizan a partir de un tiempo y ya no varían con el bombeo. Esto implica que el acuífero actúa como mero transmisor de la recarga y que el bombeo no toma agua del almacenamiento. Se interpreta la evolución de los descensos de nivel en puntos de observación cercanos, no el descenso total. Los niveles en el pozo van variando durante toda la prueba, lo que significa que el agua extraída procede total o parcialmente del almacenamiento del acuífero. Estos ensayos suelen ser a caudal constante (la variable de control es el nivel), pero también se pueden realiza a nivel constante (se va variando el caudal para mantener el nivel constante). Se interpreta la evolución de los niveles durante el ensayo en el propio pozo y en puntos de observación

14 FUNDAMENTOS DEL MÉTODO 2. A caudal variable * Bombeos escalonados. El caudal se aumenta tres o cuatro veces a lo largo del ensayo, pero se mantiene constante dentro de cada escalón. * Bombeos a caudal crítico. El caudal se va aumentando progresivamente hasta encontrar el valor del caudal crítico (caudal a partir del cual un pequeño aumento de caudal de explotación genera un gran aumento del descenso). En ambos: Se interpreta la evolución de los niveles durante el ensayo en el propio pozo y en puntos de observación 3. Ensayos de recuperación Se interpreta la evolución de los niveles en el propio pozo de bombeo durante la recuperación de éstos tras un ensayo de bombeo.

15 FUNDAMENTOS DEL MÉTODO Tipos de ensayo de bombeo a caudal constante (el más usual) y métodos de interpretación a usar en el estudio de acuíferos confinados, semiconfinados o libres Tipo de acuífero Tipo de ensayo Régimen permanente Método de análisis Fórmula de Thiem Interpretación de Fórmula de Theis Confinado Régimen variable descensos Aproximación logarítmica de Jacob Interpretación de Fórmula de recuperacion de Theis recuperación Régimen permanente Fórmula de De Glee o de Jacob-Hantush Semiconfinado Int. Descensos Fórmula de Hantush Régimen variable Int. Recuperación Análisis ascensos teóricos Régimen permanente Fórmula de Thiem (1) y corrección de Jacob Fórmula de Dupuit (2) Fórmula de Theis (3) Aproximación logarítmica de Jacob (3) Libre Int. descensos Corrección de Dupuit Régimen variable Fórmula de Boulton Fórmula de Neuman Int. recuperación Fórmula de recuperación de Theis (1) (1) Para descensos pequeños en comparación con el espesor saturado (2) Si es admisible la aproximación de Dupuit-Forcheimer (3) Si los descensos son pequeños encomparación con el espesor saturado y no existe drenaje diferido (es instantáneo).

16 FUNDAMENTOS DEL MÉTODO Ensayos de bombeo en régimen permanente. Ecuaciones h 0 ACUÍFERO CONFINADO: b Acuitardo Acuífero cautivo Pozo de bombeo r Piezómetro de observación h R descenso s Si se cumplen los siguientes requisitos: - acuífero homogéneo, isótropo e infinito, no existe recarga vertical (es decir, T es constante en cualquier punto) y los pozos son totalmente penetrantes; - flujo bidimensional y radial (el caudal que sale por el pozo es igual al que atraviesa la superficie cilíndrica de altura constante igual a h 0 y radio r). Entonces, en un punto cualquiera del acuífero el nivel piezométrico variará durante el bombeo según la expresión de THIEM: r Q R h 0 -h= ln π T r Planta del cilindro de radio r y altura b h 0 : nivel piez. inicial h: nivel en el punto r Q: caudal de bombeo T: transmisividad h 0 -h= descenso R: radio de influencia r: distancia del punto al eje del pozo

17 Ensayos de bombeo en régimen permanente. Ecuaciones ACUÍFERO LIBRE: FUNDAMENTOS DEL MÉTODO - En este caso el flujo no es bidimensional ni radial. - El caudal que sale por el pozo es igual al que atraviesa la superficie cilíndrica de altura variable e igual al nivel freático (h) en cada momento. - En un punto de observación cualquiera el nivel piezométrico variará durante el bombeo según la expresión de DUPUIT: Q R h 2 0 -h2 = ln ---- π T r h 0 = nivel piez. inicial en el punto de observación h= nivel en el punto de obs. al final del bombeo Q= caudal de bombeo T= transmisividad del acuífero h 0 -h= descenso en el punto de observación R= radio de influencia (distancia, desde el pozo de bombeo, a la cual es descenso es nulo) r= distancia del punto de obs. al eje del pozo de bombeo

18 FUNDAMENTOS DEL MÉTODO Ensayos de bombeo en régimen variable. Ecuaciones y aplicación PARÁMETROS HIDRÁULICOS DE UN ACUÍFERO CONFINADO: La resolución matemática de la ecuación de flujo lleva a la fórmula de THEIS y, para la mayoría de las situaciones, a la simplificación de JACOB (Jacob- Cooper): - En un punto cualquiera el nivel piezométrico variará durante el bombeo según la expresión: Q 2,25.T.t h 0 -h= s = 0, ln T r 2.S s= descenso medido en el tiempo t, desde el comienzo del bombeo, en el punto de medida situado a la distancia r del eje del pozo de bombeo Q= caudal de bombeo T= transmisividad del medio S= coeficiente de almacenamiento del medio

19 - Con una pequeña transformación matemática se llega a la expresión: Q Q s = 0, log t 0, log t 0 T T que representada en papel semilogarítmico es una recta y = m. x + n Cálculo de T: Basta dibujar log t (x) en papel semilogarítmico frente a s (y) para calcular el valor de la pendiente m Una vez conocida m, como el caudal Q se conoce, T se calcula así T = 0,183. Q/m m= descenso/1 ciclo log δx δy δy m= --- δx

20 2. MODO DE APLICACIÓN Cálculo de S (coeficiente de almacenamiento): - Operando matemáticamente con la expresión de Jacob-Cooper se llega a una expresión que proporciona S: r 2.S t 0 = ,25.T 2,25.T.t 0 S = r 2 -Como T y r ya se conocen, para calcular t 0 basta conocer el valor del punto en el que la recta de ajuste corta al eje X:

21 2. MODO DE APLICACIÓN Cálculo de S (coeficiente de almacenamiento): - Operando matemáticamente con la expresión de Jacob-Cooper se llega a una expresión que proporciona S: r 2 S t 0 = ,25 T 2,25 T t 0 S = r 2 -Como T y r ya se conocen, para calcular t 0 basta conocer el valor del punto en el que la recta de ajuste corta al eje X.

22 2. MODO DE APLICACIÓN Comportamiento hidráulico del pozo de bombeo: - Se define mediante dos factores: Eficiencia del pozo y Pérdidas de carga. - Se determinan a partir de los descensos medidos en el propio pozo de bombeo y del valor de T y S calculados mediante la interpretación de ensayos de bombeo en el pozo y en puntos de observación: 1. Eficiencia (E) de un pozo: S real = descenso real medido en el pozo de bombeo tras extraer agua durante un tiempo t dado y a un caudal Q conocido. E = (s teórico / s real ).100 S teórico= descenso que se produciría en el pozo de bombeo al cabo del tiempo t de bombear con el caudal Q si no existieran pérdidas de carga. El descenso teórico se calcula así: 2,3.Q 2,25.T.t s teórico = log π.T r 2.S 2. Pérdidas de carga en el pozo de bombeo: s teórico -s real (en m)

23 2. MODO DE APLICACIÓN Otras características relevantes de una captación: - Caudal específico: caudal extraíble por unidad (m) de descenso Q Esp = Q total extraído / s total producido - Descenso específico: descenso que se produce por unidad de caudal s Esp = s total producido / Q total extraído -Caudal crítico:caudal a partir del cual un pequeño incremento del mismo genera un gran aumento del descenso. -Caudal óptimo: caudal máximo extraíble de una captación para mantener constante la tasa de descensos. Se identifica con el caudal crítico, pero en realidad debe ser algo inferior a éste. Caudal, Q Q op Punto crítico Descenso, s

24 3. EJEMPLO DE APLICACIÓN En un acuífero cautivo en medio detrítico se realiza un ensayo de bombeo escalonado para evaluar las características hidráulicas del acuífero y las del propio pozo. - La Tabla 1 muestra los datos de descensos de nivel medidos en el propio pozo de bombeo durante el quinto escalón del ensayo, durante el cual el caudal de bombeo fue de 47 L/seg. - La Tabla 2 muestra los descensos de nivel medidos en un piezómetro de observación situado a 240 m del pozo de bombeo. - La Tabla 3 muestra los descensos residuales de nivel medidos en el pozo de bombeo tras 1395 minutos de bombeo total. Con esta información se desea calcular: 1. El valor de la transmisividad (T) y el coeficiente de almacenamiento (S) del acuífero utilizando la aproximación de Jacob explicada en clase. 2. La eficiencia del pozo y las pérdidas de carga en el mismo. Para ello, usar los siguientes datos: S (coeficiente de almacenamiento) calculado en el piezómetro; T (transmisividad): tomar el valor calculado con los datos de la recuperación del pozo; r (radio del pozo): 0,125 m; t (tiempo): 5 h (final del primer escalón del bombeo); s r (descenso real medido al final del primer escalón de ensayo de bombeo): 5,65 m.

25 t s p en pozo (min) bombeo (m) , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , ,96 3. EJEMPLO DE APLICACIÓN Tabla 2. Descensos en el punto de observación durante el 5º escalón del ensayo. t s 1 en piez. 1 (min) (m) , , , , , , , , , , , , , ,49 Tabla 1. Descensos en el pozo de bombeo durante el 5º escalón del ensayo. Tabla 3. Descensos residuales (s ) en el pozo de bombeo tras 1395 minutos de bombeo total. t r (desde fin depresión (t b +t r )/t r bombeo (min) residual (m) (min) 0 22,96-1 2, ,0 2 2,05 698,5 3 1,89 466,0 4 1,8 349,8 5 1,78 280,0 6 1,76 233,5 7 1,7 200,3 8 1,68 175,4 10 1,63 140,5 12 1,6 117,3 14 1,55 100,6 16 1,53 88,2 18 1,5 78,5 20 1,48 70,8 25 1,39 56,8 30 1,39 47,5 35 1,35 40,9 40 1,31 35,9 45 1,28 32,0 50 1,25 28,9 55 1,22 26,4 60 1,19 24,3

26 3. EJEMPLO DE APLICACIÓN Descensos en el pozo de bombeo (m) durante el quinto escalón Δs = 23,65-14,8 = 8,85 m Q 0,183.0,047 m 3 /seg seg/día T pozo = 0, = = 84 m 2 /día Δs 8,85 m t (min)

27 3. EJEMPLO DE APLICACIÓN Descensos en el piezómetro de observación (m) Q 0,183.0,047 m 3 /seg seg/día T (B) = 0, = = 991 m 2 /día Δs 0,75 m 2,25.T.t 0 2, m 2 /día. (270 min/1440 min/día) S (B) = = = 7, r m 0,183.0,047 m 3 /seg seg/día T (B) = = 2064 m 2 (A) /día 0,36 m 2, m 2 /día. (130 min/1440 min/día) S (B) (A) = = 7, m B A Δs (B) = 0,75-0 = 0,75 m Δs (A) = 0,36-0 = 0,36 m t 0 (A) = 130 min t 0 (B) = 270 min t (min)

28 3. EJEMPLO DE APLICACIÓN 3 Descenso residual en el pozo de bombeo (m) Q 0, m 3 /h. 24 h/día T pozo 2 = 0, = = 1265 m 2 /día Δs 0,59 m Δs = 1,57-0,98 = 0,59 m (tb + tr) / tr

29 3. EJEMPLO DE APLICACIÓN CONCLUSIONES SOBRE LAS CARACTERÍSTICAS HIDROGEOLÓGICAS DEL ACUÍFERO - Los valores de T calculados mediante los descensos en el piezómetro de observación y la recuperación en el pozo de bombeo (descensos residuales) son del mismo orden de magnitud e indican que la transmisividad del acuífero estudiado debe estar entre 1000 y 2000 m 2 /día. - El valor de T calculado con los descensos medidos en el propio pozo durante el bombeo subestima la capacidad real del acuífero para transmitir el agua. - El coeficiente de almacenamiento del acuífero es del orden de 7, (0,007), valor totalmente típico para acuíferos confinados detríticos.

30 3. EJEMPLO DE APLICACIÓN EFICIENCIA DEL POZO (E) al final del primer escalón (5 horas de bombeo): 2,3.Q 2,25.T.t 0 2, ,8 m3 /d 2, m 2 /d. 0,21 d s teórico = log = log π.T r 2.S 4. 3, m 2 /d (0,125) 2. 7, s teórico = 3,95 m s teórico 3,95 m E = = = 70 % s real 5,65 m La eficiencia no es muy buena, aunque es aceptable PÉRDIDAS DE CARGA EN EL POZO DE BOMBEO: s teórico -s real (en m) = 5,65 3,95 = 1,7 m Si el pozo es nuevo, será conveniente evaluar de nuevo su eficiencia tras un tiempo de funcionamiento, pues debería mejorar. Si es antiguo, probablemente indique un deterioro no despreciable en la comunicación entre la entubación y el medio acuífero. Posiblemente la eficiencia empeore aún más.