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UNIVERSIDAD NACIONAL JORGE BASADRE GROHMANN DE TACNA FACULTAD DE INGENIERIA CIVIL, ARQUITECTURA Y GEOTECNIA ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA GEOLÓGICA - GEOTECNIA SILABO DE HIDROGEOLOGÍA I. DATOS INFORMATIVOS 1.1 PROGRAMA DE ESTUDIO : Ingeniería Geológica – Geotecnia 1.2 ÁREA CURRICULAR : Especialidad 1.3 DEPARTAMENTO ACADÉMICO : Ingeniería Geológica - Geotecnia 1.4 CÓDIGO : 3009114 1.5 CORRÍCULA : 2014-F1 1.6 AÑO ACADÉMICO : 2021-I 1.7 SEMESTRE DE ESTUDIOS : Noveno 1.8 DURACIÓN DEL SEMESTRE : 17 Semanas (31/05/2021 al 07/10/2021) 1.9 HORAS : 08 (teóricas: 02, prácticas: 04 y campo: 02) 1.10 CRÉDITOS : 4 1.11 PRE REQUISITO : Hidrología 1.12 MODALIDAD DE ENSEÑANZA : Aula Virtual 1.13 DOCENTE : Msc. Cesar Romero Oscamayta 1.14 CORREO ELECTRÓNICO : cromeroo@unjbg.edu.pe II. SUMILLA NATURALEZA: La naturaleza de la asignatura pertenece al área de formación especializada o de orientación profesional, tiene carácter teórico práctico y es obligatorio. OBJETIVOS: Capacitar al estudiante y futuro profesional en los conocimientos del agua en general en especial del agua subterránea; su importancia; lugares donde es posible encontrar acuíferos; metodología de exploración y explotación del agua; usos y conservación del agua subterránea. CONTENIDO: Estudio de las propiedades físico-químicas del agua y del medio que la contiene. El medio acuífero. Principios del flujo subterráneo. Determinación de parámetros hidráulicos. Exploración del agua subterránea. La explotación de acuíferos y su impacto en el medio ambiente. III. COMPETENCIAS 3.1. Competencias Genéricas Institucionales: Conoce los procedimientos para realizar un estudio hidrogeológico y los impactos en las aguas subterráneas por sobreexplotación. Identifica los tipos de acuíferos que existen en el subsuelo. Explica los procesos de explotación de aguas subterráneas con fines de aprovechamiento hídrico. Aprenden los aspectos básicos de las metodologías aplicadas en la investigación y preservación del recurso hídrico en conjunto. 3.2. Competencias del Perfil de Egresado: Capacidad de abstracción, análisis y síntesis. Capacidad de aplicar los conocimientos en la práctica profesional. Capacidad para formular y gestionar proyectos hídricos y mineros. Capacidad de investigación. Capacidad crítica y autocrítica. Compromiso con la preservación del medio ambiente. Capacidad para identificar y resolver problemas geológicos. mailto:cromeroo@unjbg.edu.pe UNIVERSIDAD NACIONAL JORGE BASADRE GROHMANN DE TACNA FACULTAD DE INGENIERIA CIVIL, ARQUITECTURA Y GEOTECNIA ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA GEOLÓGICA - GEOTECNIA IV. ORGANIZACIÓN DE LOS CONTENIDOS Y ACTIVIDADES UNIDAD I: CONCEPTOS DEL CICLO DEL AGUA, FORMACIONES GEOLÓGICAS APLICADAS A LA HIDROGEOLOGÍA Y MÉTODOS DE EXPLORACIÓN. Resultado de Aprendizaje de la Competencia Genérica Institucional: Comprende los conceptos de hidrología básica, formaciones geológicas básicas de aplicación a la hidrogeología y métodos de exploración indirecta y directa. Resultado de Aprendizaje de las Competencias del Perfil de Egreso: Al término de la unidad, el estudiante es capaz de reconocer las formaciones geológicas favorables en la aplicación de aprovechamiento hídrico subterráneo y a la vez calcular la taza de recarga al acuífero. Evidencia: Práctica en aula virtual, monografía y participación. SEMANA % CONTENIDOS ACTIVIDADES ESTRATEGIAS METODOLÓGICAS 1 6% Lineamientos del curso; teoría y práctica de gabinete y de campo. El agua en el planeta tierra y Perú. Clasificación de las formaciones geológicas según su comportamiento hidrogeológico. Ciclo del agua en la superficie terrestre. Presentación del sílabo y organizar grupos de trabajo. Exposición magistral de forma virtual. Discusiones virtuales sobre las formaciones geológicas favorables para acuíferos. Aplicación práctica de forma virtual. Participación individual y grupal. 2 12% Ciclo hidrológico; Definición zona vadosa y saturada; Flujo en la zona no saturada; Recarga-descarga; Métodos de balance hídrico e estimación de recarga profunda al acuífero. Recarga y descarga. Discusiones virtuales sobre ciclo hidrológico y balance hídrico. Exposición magistral de forma virtual. Dinámica de grupos por chat de google meet. Aplicación práctica de forma virtual. Participación individual y grupal. 3 19% Contexto geológico del agua subterránea; Origen de la porosidad; tipos de porosidad y permeabilidad. Tipos de acuíferos. Depósitos no consolidados; Rocas sedimentarias (detríticas y carbonatadas); Rocas volcánicas e ígneas; Rocas metamórficas; Estructuras geológicas. Discusiones virtuales sobre los tipos de porosidad y acuíferos. Exposición magistral de forma virtual. Dinámica de grupos por chat de google meet. Aplicación práctica de forma virtual. Participación individual y grupal. 4 25% Exploración del agua subterránea; Métodos geológicos (teledetección, geomorfología, estratigrafía y estructural). Métodos geofísicos de superficie (eléctrica y gravimetría). Métodos de sondeos mecánicos, pruebas de Lefranc y Lugeon. Discusiones virtuales sobre métodos de exploración, pruebas permeabilidad en campo y diseño de piezómetros. Exposición magistral de forma virtual. Dinámica de grupos por chat google meet. Aplicación práctica de forma virtual. Participación individual. UNIDAD II: MOVIMIENTO DEL AGUA SUBTERRÁNEA, ECUACIONES PRINCIPALES DEL FLUJO Y REDES DE FLUJO. Resultado de Aprendizaje de la Competencia Genérica Institucional: Interpreta las leyes de la teoría del flujo del agua en un medio poroso saturado. Resultado de Aprendizaje de las Competencias del Perfil de Egreso: UNIVERSIDAD NACIONAL JORGE BASADRE GROHMANN DE TACNA FACULTAD DE INGENIERIA CIVIL, ARQUITECTURA Y GEOTECNIA ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA GEOLÓGICA - GEOTECNIA Aplica las leyes de la teoría del flujo del agua en un medio poroso saturado Evidencia: prácticas en aula virtual, monografía y participación. SEMANA CONTENIDOS ACTIVIDADES ESTRATEGIAS METODOLÓGICAS 5 31% Gradiente hidráulico: Conceptos de potencial (hubbet), Ley experimental de Darcy. Velocidad real y velocidad de Darcy. Límites de la ley de Darcy. Gradiente y movimiento del agua subterránea. Conductividad hidráulica y permeabilidad de la litología. Discusiones virtuales sobre el movimiento del agua subterránea. Exposición magistral de forma virtual. Dinámica de grupos por chat google meet. Aplicación práctica de forma virtual. Participación individual. Participación grupal. 6 38% Conceptos de heterogeneidad y homogeneidad. Isotropía, anisotropía. Validez de la ley de Darcy. Flujo en depósitos detríticos y macizos rocosos fracturados y cársticos. Discusiones sobre el movimiento del agua subterránea. Exposición magistral de forma virtual. Dinámica de grupos por chat google meet. Aplicación práctica de forma virtual. Participación individual. 7 44% Ecuaciones principales del flujo. Condiciones de contorno y redes de flujo. Ecuaciones de estudio del agua subterránea. Conservación de masa y el fluido. Propiedades de almacenamiento del medio poroso. Discusiones sobre el movimiento del agua subterránea. Exposición magistral del profesor. Dinámica de grupos. Aplicación práctica de forma virtual. Participación individual. Participación grupal. 8 50% Líneas de flujo y superficies equipotenciales. Flujo descendente y ascendente: Áreas de recarga y descarga local y regional. Caso real aplicado. Flujo horizontal, mapas diversos en hidrogeología. Discusiones sobre el movimiento del agua subterránea. Exposición magistral de forma virtual. Dinámica de grupos porchat google meet. Aplicación práctica de forma virtual. Participación individual. Participación grupal. EXÁMEN PARCIAL 1 UNIDAD III: DESARROLLO DEL POZO, HIDRÁULICA DE ACUÍFEROS YSIMULACIÓN DEL FLUJO DE AGUA SUBTERRÁNEA. Resultado de Aprendizaje de la Competencia Genérica Institucional: Conoce el desarrollo del pozo, interpreta las leyes de la hidráulica de acuíferos y conoce los procedimientos de simulación del flujo subterráneo. Resultado de Aprendizaje de las Competencias del Perfil de Egreso: Aplica leyes de hidráulica de un medio poroso y entiende de simulación del flujo subterráneo. Evidencia: prácticas en aula virtual, monografía y participación. SEMANA CONTENIDOS ACTIVIDADES ESTRATEGIAS METODOLÓGICAS 9 55% Registro de perforación: seguimiento salino y velocidad de avance. Métodos de testificación geofísica de pozo. Métodos de resistividad, potencial espontáneo, rayos gama y perfilaje sónico. Discusiones sobre registro hidroestratigráfico y métodos de ensayos geofísicos en el pozo. Exposición magistral de forma virtual. Aplicación práctica de forma virtual. Participación individual. Participación grupal. UNIVERSIDAD NACIONAL JORGE BASADRE GROHMANN DE TACNA FACULTAD DE INGENIERIA CIVIL, ARQUITECTURA Y GEOTECNIA ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA GEOLÓGICA - GEOTECNIA Dinámica de grupos por chat de google meet. 10 60% Criterios para diseño de captación: acuífero libre, fisurado y cárstico. Técnica de medición piezométrica. Limpieza y desarrollo de pozo. Discusiones sobre el diseño de captaciones. Exposición magistral de forma virtual. Dinámica de grupos por chat de google meet. Aplicación práctica de forma virtual. Participación individual. 11 y 12 70% Condiciones de estado estacionario y transitorio: en acuíferos libre y confinado. Pruebas hidráulicas, modelos de análisis, métodos y aplicaciones. Conos de descenso dinámico. Pruebas hidráulicas en pozo. Discusiones sobre pruebas hidráulicas en régimen estacionario y transitorio. Exposición magistral de forma virtual. Dinámica de grupos por chat de google meet. Aplicación práctica de forma virtual. Participación individual. Participación grupal. 13 75% Fundamentos y análisis del sistema de flujo del agua subterránea: Permeabilidad, conductividad hidráulica y almacenamiento. El sistema de flujo subterráneo y elementos para su definición. Contexto geológico. Discusiones sobre los sistemas de flujo subterráneo, diferencia entre permeabilidad y conductividad hidráulica. Exposición magistral de forma virtual. Dinámica de grupos por chat de google meet. Aplicación práctica de forma virtual. Participación individual. 14 82% Introducción a la simulación del flujo de agua subterránea: Modelo conceptual. Modelo Analógico. Modelo numérico: Formulación de ecuación en diferencias finitas para el flujo. Formulación de la ecuación en elementos finitos para el flujo. Simulación y predicciones. Discusiones sobre los modelos físicos y numéricos. Exposición magistral de forma virtual. Dinámica de grupos por chat de google meet. Aplicación práctica de forma virtual. Participación individual. Participación grupal. 15 87% Concepto del modelo hidrogeológico en la evaluación del impacto ambiental. Recarga Artificial de acuíferos. Intrusión salina. Discusiones sobre los impactos ocasionados por las industrias. Exposición magistral de forma virtual. Dinámica de grupos por chat de google meet. Aplicación práctica de forma virtual. Participación individual. Participación grupal UNIDAD IV: HIDROQUÍMICA DEL AGUA SUBTERRANEA. Resultado de Aprendizaje de la Competencia Genérica Institucional: Analiza la hidroquímica del agua subterránea y determina el tipo de agua. Resultado de Aprendizaje de las Competencias del Perfil de Egreso: Aplica resultados del carácter químico del agua subterránea al flujo del agua en medio poroso. Evidencia: prácticas en aula virtual, monografía y participación. SEMANA CONTENIDOS ACTIVIDADES ESTRATEGIAS METODOLÓGICAS UNIVERSIDAD NACIONAL JORGE BASADRE GROHMANN DE TACNA FACULTAD DE INGENIERIA CIVIL, ARQUITECTURA Y GEOTECNIA ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA GEOLÓGICA - GEOTECNIA 16 93% Introducción. Hidroquímica: Sistemas acuosos. Equilibrio vs reacciones cinéticas. Sistema de carbonatos. Compuestos orgánicos. Discusiones sobre la composición química del agua. Exposición magistral de forma virtual. Dinámica de grupos por chat de google meet. Aplicación práctica de forma virtual. Participación individual. Participación grupal. 17 100% Compuestos orgánicos. Composición del agua subterránea. Interpretación de datos químicos. Evolución hidroquímica del flujo de agua subterránea. Reacción óxido- reducción. Discusiones sobre los tipos de agua subterránea y su evolución. Exposición magistral de forma virtual. Aplicación práctica de forma virtual. Participación individual. EXÁMEN PARCIAL 2 PROGRAMA DE PRÁCTICAS (EN GABINETE) SEMANA UNIDAD Nº TEMA DE LA PRÁCTICA RECURSOS AMBIENTE O ESCENARIO DE LA PRÁCTICA 1 y 2 1 Balance hídrico: Cálculo del excedente hídrico y recarga al sistema. Cálculo de escurrimiento e infiltración. Datos de precipitación y temperatura Aula virtual 3 1 Identificación de formaciones hidrolitológicas sobre un mapa geológico. Mapas y perfil litológico. Aula virtual 4 1 Aplicación de prospección eléctrica para determinar acuífero. Datos y topografía. Aula virtual 5 1 Interpretación de las pruebas de permeabilidad en campo tipo Lefranc y lugeon. Registro de datos y tablas. Aula virtual 6 2 Ejercicios relacionados a la ley de darcy y esquemas 2D del comportamiento de flujos. Datos y esquema 2D. Aula virtual 7 2 Construcción de curvas equipotencial, hidrohisoipsas y determinación de líneas de flujo. Datos de piezometría y topografía. Aula virtual 8 3 Interpretación litoestratigráfica y diseño de piezómetros a partir de testigos recuperados de sondajes mecánicos. Fotos de testigos recuperados. Aula virtual 9 y 10 3 Ejercicios e interpretación de pruebas de bombeo. Registro de campo de pruebas de bombeo. Aula virtual 11 3 Construcción de un modelo conceptual y perfiles hidrogeológicos. Mapas topográficos y red de piezómetros. Aula virtual UNIVERSIDAD NACIONAL JORGE BASADRE GROHMANN DE TACNA FACULTAD DE INGENIERIA CIVIL, ARQUITECTURA Y GEOTECNIA ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA GEOLÓGICA - GEOTECNIA 12 3 Introducción al manejo del software modflow. Mapas topográficos y permeabilidades, piezometría. Aula virtual 13 y 14 4 Determinación de la dureza, aptitud para riego. Mapas topográficos y perfil litológico Aula virtual 15 y 16 4 Hidroquímica: determinación los tipos usando método de piper, stiff y durov. Mapas topográficos y datos de laboratorio. Aula virtual PROGRAMA DE SALIDAS DE CAMPO: Se requiere que la UNJBG facilite de una movilidad (capacidad para 45 estudiantes), programado para el mes de Julio del 2021. En esta materia se tiene programada una salida de campo al distrito Boca del Río (ida y vuelta), específicamente en el sector de desagüe del río Sama. Objetivo, es realizar un mapeo geológico con fines de hidrogeología, inventario de fuentes de agua subterránea, secciones hidrogeológicas, así también prospección geofísica por el método eléctrica (SEV). Esta salida de campo es un complemento en la formación académica de los estudiantes, ya que podrán poner en práctica los conocimientos teóricos recibidas en aula y laboratorio, así también familiarizarse con las labores de campo que desempeñarán después de egresar. Elprocedimiento, es levantar datos de campo, primero cartografiar sobre un mapa topográfico las diferentes litologías, realizar el inventario de fuentes de agua subterránea, sondeo eléctrico vertical, recolectar muestras de suelo y roca para análisis en laboratorio, determinar la resistencia del macizo rocoso con el martillo de geólogo, con el uso de la brújula tomar medidas de orientación de las estructuras geológicas (rumbo/buzamiento) y finalmente, realizar secciones hidrolitológicas en libreta de campo. La excursión de campo exige al estudiante un seguro contra accidentes, firma de compromiso responsabilidad personal, equipo de protección personal (EPP) y equipamiento de geólogo (brújula, picsa, lupa, libreta de campo, otros). V. ESTRATEGIAS METODOLÓGICAS Discusión Controversial La sesión de clase es dinámica, con participación de preguntas y respuestas relativas al tema, haciendo uso del google meet. Aprendizaje Basado en Problemas Discusiones grupales en función de los temas abordados: diferenciar los tipos de acuíferos, comportamiento de los flujos subterráneos, captaciones de agua subterránea y la hidroquímica. Trabajos de Exposición Las exposiciones orales tienen por objetivo que el estudiante entienda y asimile el conocimiento en base a discusión, preguntas y respuestas, investigue bibliografías, confecciones mapas, use diapositivas en las exposiciones. Trabajos en Equipo El trabajo grupal será dividido en grupos de estudiantes, para investigar y discutir sobre los temas asignados, búsqueda conjunta en la información y elaboración de informes. Prácticas de Campo En campo se organizará en grupos para la construcción de un modelo conceptual, identificar el tipo de acuífero, construir la UNIVERSIDAD NACIONAL JORGE BASADRE GROHMANN DE TACNA FACULTAD DE INGENIERIA CIVIL, ARQUITECTURA Y GEOTECNIA ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA GEOLÓGICA - GEOTECNIA dirección de flujo subterráneo y perfiles hidrogeológicos. VI. SISTEMAS DE EVALUACIÓN 6.1. Matriz de Evaluación UNIDADES RESULTADOS DE APRENDIZAJE PRODUCTO ACADÉMICO TÉCNICA DE EVALUACIÓN INSTRUMENTO DE EVALUACIÓN I y II. Dominio teórico de los tipos de acuíferos, ley de darcy y flujo subterráneo. Evidencia de conocimiento: Prueba escrita e intervenciones orales. Asistencia virtual, observación y análisis de desempeño. Cuestionario Competencia en la identificación y reconocimiento de los acuíferos, flujos y la hidráulica de captaciones. Evidencias de desempeños: - Asistencia, interés y esfuerzo personal. - Trabajo en equipo. - Elaboración de un modelo hidrogeológico conceptual. Asistencia virtual, observación y análisis de desempeño. Informe Organización grupal. Trabajos en equipo Observación Rubrica III y IV. Dominio teórico de hidráulica de pozos subterráneos e Hidroquímica. Evidencia de conocimiento: Prueba escrita e intervenciones orales. Asistencia virtual, observación y análisis de desempeño. Cuestionario Competencia en la identificación y reconocimiento del comportamiento de los pozos y la calidad del agua. Evidencias de desempeños: - Asistencia, interés y esfuerzo personal. - Trabajo en equipo. - Interpretación de las pruebas de bombeo y los tipos de agua mediante los análisis químicos del agua. Asistencia virtual, observación y análisis de desempeño. Informe Organización grupal. Trabajos en equipo Asistencia virtual Rubrica 6.2. Promedios Primer Parcial Segundo Parcial P.P.1 = PEC + PED + PEP 3 P.P.2 = PEC + PED + PEP 3 Donde: P.P.1: Promedio Parcial 1 P.E.C.: Promedio evidencia de conocimiento P.E.D.: Promedio evidencia de desempeño P.E.P.: Promedio evidencia de producto Donde: P.P.2: Promedio Parcial 2 P.E.C.: Promedio evidencia de conocimiento P.E.D.: Promedio evidencia de desempeño P.E.P.: Promedio evidencia de producto UNIVERSIDAD NACIONAL JORGE BASADRE GROHMANN DE TACNA FACULTAD DE INGENIERIA CIVIL, ARQUITECTURA Y GEOTECNIA ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA GEOLÓGICA - GEOTECNIA Promedio Final P.F. = PP1 + PP2 2 Donde: P.F. : Promedio Final P.P.1. : Promedio Parcial 1 P.P.2. : Promedio Parcial 2 VII. REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS Custodio E. Llamas E. 1983 Hidrología subterránea. Ed. Omega. T. I, II. Freeze, R.A. y Cherry J.A., 1979. Groundwater. Prentice Hall, New Jersey. Pinder, G.F. y M.A. Celia (2006), Subsurface Hydrology. Wiley, 468 pp. Hiscock, H. (2005), Hydrogeology. Principles and practice.Blackwell, 389 pp. Kasenow, M. (2001), Applied Ground-Water Hydrology and Well Hydraulics. Water Res. Pub. 2ª ed., 835 pp. Price, M.(2003), Agua Subterránea. Limusa, 341 pp. Batu, V. (1998),Aquifer Hydraulics. Wiley, 752 pp.
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