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Presentación CICESE Estrategias Para el Manejo, Monitoreo y Gestión de Acuíferos Dr. Rogelio Vázquez González Departamento de Geofísica Aplicada CICESE.

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1 Presentación CICESE Estrategias Para el Manejo, Monitoreo y Gestión de Acuíferos Dr. Rogelio Vázquez González Departamento de Geofísica Aplicada CICESE México Curso-Taller de capacitación y asistencia técnica Liberia, Costa Rica, de abril 2014

2 Centro de Investigación Científica y de Educación Superior de Ensenada
CICESE Es un Centro de Investigación, financiado por el Gobierno Federal. Forma parte del Sistema de Centros CONACYT Su misión: Investigación básica y aplicada Formación de recursos humanos Desarrollo tecnológico Transferencia del conocimiento

3 CENTRO DE INVESTIGACIÓN CIENTÍFICA Y DE EDUCACIÓN SUPERIOR DE ENSENADA
Ubicación Estados Unidos * México * CENTRO DE INVESTIGACIÓN CIENTÍFICA Y DE EDUCACIÓN SUPERIOR DE ENSENADA *

4 Áreas de investigación
Física Aplicada Ciencias de la Computación Electrónica y Telecomunicaciones Óptica Ciencias de la Tierra Geociencias Ambientales Geofísica Aplicada Geología Sismología Oceanología Acuicultura Ecología Marina Oceanografía Biológica Oceanografía Física Biología Experimental y Aplicada Biología de la Conservación Biotecnología Marina Microbiología

5 Formación Académica Cursos de Especialización:
Dr. Rogelio Vázquez González Licenciatura en Física , UANL Maestría en Ciencias, Geofísica, CICESE Doctorado en Ciencias de la Tierra, CICESE Cursos de Especialización: Course on Modeling Fresh- Saline Ground Water Flow, Holanda 1987 Groundwater Pollution and Hydrology, San Francisco, CA,1990. Programa Nacional para la Formación de Consultores SEDESOL, Tijuana, B.C., 1993 Aspectos Geológicos de Protección Ambiental, UNESCO Campinas, Brasil 2000.

6 Experiencia Profesional Investigador en el Departamento de Geofísica Aplicada CICESE, 1980
Maestro del Programa de Postgrado en Ciencias de la Tierra, CICESE, 1982 a la fecha. Profesor visitante en el Depto. de Ciencias de la Tierra, Universidad de los Estudios de Milán, Italia , Líneas de investigación : Exploración Geofísica Geohidrología Impacto Ambiental

7 TEMAS DE IMPORTANCIA PARA EL DESARROLLO PRESENTE Y FUTURO
Agua. Medio Ambiente. Generación de Energía.

8 TEMAS DE IMPORTANCIA PARA EL DESARROLLO PRESENTE Y FUTURO
Agua. Medio Ambiente. Generación de Energía. Cambio Climático

9 Localización de los Recursos Hídricos.
EL TEMA DEL AGUA Localización de los Recursos Hídricos. Evaluación de Calidad y Cantidad. Administración y Conservación del Recurso. Procesos de Tratamiento. Para el Reuso Para Desalar

10 Procesos de Remediación. Tratamiento, Confinamiento y Monitoreo.
EL MEDIO AMBIENTE Aire. Suelo. Agua. Procesos de Remediación. Tratamiento, Confinamiento y Monitoreo. Toxicología y Salud Pública

11 GENERACIÓN DE ENERGÍA Hidrocarburos. Hidroeléctricas.
Fuentes Alternas. Geotérmia. Eólica. Solar.

12 GENERACIÓN DE ENERGÍA Hidrocarburos. Hidroeléctricas.
Fuentes Alternas. Geotérmia. Eólica. Solar. Biocombustibles

13 Gases de Efecto Invernadero. Calentamiento Global.
CAMBIO CLIMÁTICO Gases de Efecto Invernadero. Calentamiento Global. Modelos de Predicción.

14 PRINCIPALES ASPECTOS SOBRE EL TEMA DEL AGUA
Normatividad y Marco Jurídico. Aspectos Técnicos del Agua. Impactos Ambientales

15 ASPECTOS DE IMPORTANCIA PARA LA ADMINISTRACIÓN DE LOS RECURSOS
Normatividad y Marco Jurídico. Aspectos Técnicos. Participación de los Usuarios en el Proceso de Gestión.

16 Aspectos ambientales Las decisiones que involucran aspectos ambientales invariablemente contemplan y producen conflictos. Gobierno – Empresa Sector Social – Empresa Sector Social – Gobierno Sector Social – Sector Social

17 La Importancia del Agua
Los recursos hidráulicos son de gran importancia en la actualidad, por dos factores: El incremento en la demanda de agua potable, por los sectores de la sociedad. El reconocimiento de la influencia que tienen en la conservación de los ecosistemas.

18 Para el equilibrio ecológico y la protección ambiental.
En conjunto, estos dos factores son determinantes: Para el desarrollo de los centros de población, en condiciones de vida adecuadas, y Para el equilibrio ecológico y la protección ambiental.

19 Aspectos Técnicos del Agua
El Ciclo Hidrológico Condiciones Meteorológicas Aguas superficiales Acuíferos Sobreexplotación Intrusión Salina Fuentes Puntuales de Contaminación Modelos de Gestión de Acuíferos

20 El movimiento continuo del agua en la naturaleza da origen al
Ciclo Hidrológico

21 Ciclo Hidrológico

22 Ciclo Hidrológico

23 Agua Superficial

24 El Agua Subterránea El agua que se infiltra al terreno es parcialmente absorbida por las plantas, otra parte, continúa su movimiento a través del terreno, hasta alcanzar los acuíferos. El agua continúa moviéndose a través del medio poroso, hasta salir como un manantial, filtrarse a un cuerpo de agua superficial, o aprovechada en un pozo de bombeo.

25 Importancia del Agua Subterránea
El agua subterránea es el agua que llena las grietas y los espacios entre las rocas y los sedimentos bajo la superficie de la Tierra. Más del 90% del suministro de agua potable del mundo procede del subsuelo.

26 Flujo de Agua Subterránea

27 Cuencas Geohidrológicas

28 Unidades Geohidrológicas Acuíferos

29 USA México Mexicali Sierra Cucapá Río Colorado

30 Fuentes de Contaminación de Acuíferos
Dispersión de Contaminantes

31 Causas de Contaminación
Intrusión Salina

32 El agua es un recurso natural renovable, pero no todos los años llueve igual !

33 Herramientas de Investigación
Leyes de la Física Ecuaciones Matemáticas Mediciones de Campo Análisis de Laboratorio Imágenes de Satélite/ Percepción Remota Simuladores en Computadora

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35 Relación de pozos de monitoreo

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37 Modelos de Acuíferos por Computadora: Efecto de Pozos de Bombeo

38 Bases de datos Descriptivos Tematicos Land Ownership Flood Zones
Aerial Imagery Elevation Geodetic Control Boundaries Surface Waters Transportation Land Ownership Soils Sewer Lines Water Lines Landcover Wetlands Flood Zones

39 Bibliografía

40 Del experimento de Darcy tenemos que:
El signo negativo indica que el flujo del agua es en el sentido de la pérdida de carga hidráulica. Es el gradiente hidráulico La conductividad hidráulica se expresa como: Tiene unidades L/t (velocidad) Es funcion de las propiedades del medio poroso y del fluído: directamente proporcional al peso específico e inversamente proporcional a la viscosidad dinámica

41 Si el experimento se realiza con esferas de vidrio de diámetro uniforme, se obtiene que la descarga es proporcional al diámetro de las esferas La relación de proporcionalidad se puede expresar como: La Ley de Darcy en estos términos es: A la constante C se le llama factor de forma. C y d2 caracterizan las propiedades del medio. Definiendo la permeabilidad Ki como La conductividad hidráulica es:

42 Valores de permeabilidad y conductividad hidráulica,
?

43 El medio puede ser inhomogéneo y anisotrópico !

44 Estimación de la conductividad hidráulica:
Metodos de laboratorio (en muestras) Métodos de campo en pozos (pruebas de bombeo) Métodos numéricos. (Solución del problema inverso)

45 Ecuaciones de continuidad para el caso estacionario
Para construir el modelo matemático del flujo de agua subterránea además de la ley de comportamiento, Ley de Darcy, requerimos un principio fundamental, el de conservación. Para el caso estacionario el principio de conservación implica que la cantidad de agua que entra a un volumen elemental sea igual a la cantidad que sale. Hay otras dos suposiciones que simplifican el análisis: El agua es incompresible No hay términos fuente en el volumen elemental

46 La suma de los flujos netos debe ser igual a cero

47 Dividiendo entre el volumen:
Combinando la Ley de Darcy con el principio de conservación se obtiene: Si K es constante

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51 Acuíferos Confinados Considerando la ecuación diferencial que gobierna el flujo en estado transitorio de un acuífero confinado, isotrópico, para el cual son válidas la Ley de Darcy y la aproximación en dos dimensiones, se tiene la siguiente ecuación (Bear 1979): Donde: h= hi(x,y,ti) es el potencial hidráulico, T=T(x,y) es la trasmisividad, S=S(x,y) es el coeficiente de almacenamiento y f i= f (x,y,ti) es el término fuente (positivo cuando el agua es extraída del acuífero), x y y son las variables espaciales y t es el tiempo.

52 Acuíferos No-Confinados
La ecuación diferencial que gobierna el flujo en estado transitorio de un acuífero no-confinado, isotrópico para el cual son válidas la Ley de Darcy y la aproximación de Dupuit, es la ecuación de Boussinesq (Bear 1979): donde h(x, y, t) es la elevación de la superficie libre del acuífero (potencial hidráulico) respecto a un nivel de referencia arbitrario, (x, y) es la elevación del fondo impermeable del acuífero, respecto al nivel de referencia arbitrario, f(x, y, t) es el término fuente, Los parámetros fenomenológicos que representan las propiedades físicas del acuífero son: la conductividad hidráulica K(x, y) y la porosidad efectiva o coeficiente de almacenamiento ne(x, y).

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54 ¿Qué es la Geofísica? La Geofísica es la ciencia que se encarga del estudio de la Tierra, desde el punto de vista de la Física. Es decir, utilizando el conocimiento de las leyes de la Física. Su objeto de estudio abarca todos los fenómenos relacionados con la estructura, condiciones físicas e historia evolutiva de la Tierra.

55 ¿Qué es la Geofísica? Todos los fenómenos relacionados con la estructura, condiciones físicas e historia evolutiva de la Tierra. Geofísica para el estudio de los fenómenos a escala del planeta Geofísica para el estudio de las condiciones locales. Geofísica de Exploración.

56 Exploración geofísica
En general, geofísica aplicada o exploración geofísica se refiere al uso de métodos físicos y matemáticos para determinar las propiedades físicas de las rocas y sus contrastes. El propósito de tal determinación es conocer el arreglo de los cuerpos de roca en el interior de la Tierra, así como las anomalías presentes en ellas.

57 Métodos de exploración geofísica
Tienen como objetivo estimar la distribución de las propiedades físicas de los materiales en el subsuelo. Fuente natural Fuente controlada

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