Hidrología Ejercicios propiedades de los acuíferos - Adrián Lizama

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Facultad de Ingeniería 
Fecha de entrega: 05/05/2022 
Hidrología. Grupo A. 
Propiedades de los acuíferos. 
 
 
1. Un acuífero tiene una producción específica de 0.19. Durante un período lluvioso 
los incrementos del nivel freático en distintos lugares fueron los siguientes: 
Área Dimensión (km2) Incremento del nivel freático (m) 
A 36.26 0.84 
B 18.13 1.09 
C 72.52 1.66 
 
¿Cuál es el volumen total de agua recargada al acuífero? 
Se calculó la siguiente tabla para obtener el volumen: 
Área Dimensión (km2) 
Incremento del nivel 
freático (m) 
Dimensión (m2) S Vw (m3) 
A 36.26 0.84 36260000 
0.19 
5787096 
B 18.13 1.09 18130000 3754723 
C 72.52 1.66 72520000 22872808 
 Total: 32414627 
Donde Vw se calcula como: 
Vw=S*A*Δh 
Entonces, el volumen total de agua es de 32 414 627 m3 o bien 32 414 627 000 litros. 
 
2. Calcular la porosidad efectiva de una muestra de suelo con un volumen de 72.5 
cm3 que es secada en horno y posteriormente sumergida en un recipiente de 500 cm3 de 
agua hasta que se satura. Se supone que, durante el secado en el horno, toda el agua en 
los poros salió y que cuando la muestra se satura todos los poros quedan llenos de agua, 
de tal forma que el volumen de agua empleada para llenar los poros representa el volumen 
de vacíos. El volumen de poros interconectados (Vi), igual a la diferencia del volumen de 
agua inicial y el volumen de agua después de la saturación que quedó en el recipiente, es 
de 483.5 cm3. 
Para el cálculo de la porosidad efectiva se emplea la fórmula: 
𝑛𝑒 =
𝑉𝑖
𝑉
 
Donde Vi lo calculamos como el volumen de agua en los poros y V es el volumen de la 
muestra de suelo. 
Entonces: 
Vt: 500 cm3 
Vs: 483.5 cm3 
Vi: 16.5 cm3 
V: 72.5 cm3 
 
ne= 0.228 
ne= 22.759 % 
La porosidad efectiva de la muestra de suelo es de aproximadamente 22.8%. 
 
3. Encontrar el volumen y el peso del suelo contaminado por un derrame químico. El 
área afectada fue muestreada utilizando una red uniforme de barrenos para extraer 
núcleos del suelo, como se muestra en las figuras 1 y 2 de abajo. La Tabla 1, incluye 
datos de la elevación de la superficie, profundidad de la contaminación, y elevación del 
fondo del suelo contaminado obtenido en cada uno de los pozos. El suelo contaminado 
proviene de una arenisca esquistosa que ha sido intemperizada a partículas de limo y 
arcilla, principalmente caolinita (65%), feldespato de potasio (20%) y cuarzo (15%). La 
porosidad promedio es del 14% y su índice de saturación cuando fue muestreado fue del 
22%. 
 
Ilustración 1. Mapa que muestra el área contaminada de suelo. La extensión contaminada fue obtenida de 
barrenos exploratorios (círculos negros). 
 
 
Ilustración 2. Sección esquemática de la zona contaminada, mostrando uno de los barrenos. 
 
 
Tabla 1. Datos de la zona de estudio. X e Y representan coordenadas relativas (no geográficas). 
X Y 
Elevación 
del 
terreno 
(pies) 
Profundidad 
del suelo 
contaminado 
(pies) 
Elevación del fondo 
de la columna 
contaminada (pies) 
10 10 541 0 541.1 
10 40 541.4 0 541.4 
10 70 541.9 0 541.9 
10 100 542.5 0 542.5 
10 130 542.9 0 542.9 
10 160 543.2 0 543.2 
40 10 541 0 541 
40 40 541.4 0.9 540.5 
40 70 541.9 0 541.9 
40 100 542.7 1.1 541.6 
40 130 543.4 0.8 5426 
40 160 543.4 0 543.4 
70 10 541.4 0 541.4 
70 40 541.7 1.7 540 
70 70 542 1.2 540.8 
70 100 543 3.2 539.8 
70 130 543.8 2.3 541.5 
70 160 543.6 0 543.6 
100 10 541.9 0 541.9 
100 40 542.4 0.7 541.7 
100 70 542.2 2.9 539.3 
100 100 543.2 4.2 539 
100 130 543.9 4.8 539.1 
100 160 544 0 544 
100 190 544.1 0 544.1 
130 10 542 0 542 
130 40 542.5 0 542.5 
130 70 543 1.8 541.2 
130 100 543.4 3.6 539.8 
130 130 544 3.1 540.9 
130 160 544.3 2.7 541.6 
130 190 544.4 0 544.4 
160 40 542.4 0 542.4 
160 70 542.7 1.2 541.5 
160 100 543.4 2 541.4 
160 130 543.9 0 543.9 
160 160 543.3 0 543.3 
160 190 544.4 0 544.4 
190 40 541.8 0 541.8 
190 70 542.2 0 542.2 
190 100 543.2 0 543.2 
190 130 543.7 0 543.7 
 
Consideramos que todos tienen la misma área, entonces todo nos queda en terminos de 
altura, porque volumen es A*h. También que el suelo estaba libre de agua, únicamente 
saturado del contaminante. 
Se calcula entonces la altura total de contaminante como la suma de los valores en la 
tabla, igualmente se calculan las columnas mostradas que servirán para el cálculo del 
área: 
hw (pies) 
0 
0 
0 
0 
0 
0 
0 
0.9 
0 
1.1 
0.8 
0 
0 
1.7 
1.2 
3.2 
2.3 
0 
0 
0.7 
2.9 
4.2 
4.8 
0 
0 
0 
0 
1.8 
3.6 
3.1 
2.7 
0 
0 
1.2 
2 
0 
0 
0 
0 
0 
0 
0 
38.2 
 
Se despeja de la fórmula de índice de saturación la altura de vacíos: 
𝑆𝐼 =
ℎ𝑤
ℎ𝑣
 
ℎ𝑣 =
ℎ𝑤
𝑆𝐼
 
ℎ𝑣 =
38.2
0.22
= 173.636 𝑝𝑖𝑒𝑠 
Se despeja la altura total de la fórmula de porosidad: 
𝑛 =
ℎℎ
ℎ𝑇
 
ℎ𝑇 =
ℎℎ
𝑛
 
ℎ𝑇 =
173.636
0.14
= 1240.259 𝑝𝑖𝑒𝑠