The Groundwater Project

Introducción a los ensayos hidráulicos en hidrogeología

Métodos básicos de bombeo, y empacadores

Book Cover for An Introduction to Hydraulic Testing in Hydrogeology with authors william E. Woessner, A. Campbell Stringer, and Eileen P. Poeter
Año de publicación: 2023
Número de páginas: 352

ISBN: 978-1-77470-090-7
https://doi.org/10.21083/978-1-77470-090-7

Cita: Woessner, W. W., Stringer, A. C. y Poeter, E. P. (2023). Una introducción a las pruebas hidráulicas en hidrogeología: métodos básicos de bombeo, y empacador. El Proyecto de Aguas Subterráneas. https://doi.org/10.21083/978-1-77470-090-7.

Autores:

William W. Woessner: Universidad de Montana, EE.UU.
A. Campbell Stringer: NewFields, EE.UU
. Eileen P. Poeter: Escuela de Minas de Colorado, EE.UU.

Última actualización: 7 de marzo de 2024
Publicado: 18 de septiembre de 2023

Descripción

Todas las investigaciones de aguas subterráneas (incluidas las investigaciones de recursos, el desarrollo de suministros de agua y la identificación y remediación de sitios contaminados) requieren derivar valores basados en el campo de propiedades hidrogeológicas básicas, como la conductividad hidráulica, la transmisividad y la almacenamiento. En el libro anterior del Proyecto de Aguas Subterráneas «Propiedades hidrogeológicas de los materiales de la tierra y principios del flujo de agua subterránea » (Woessner y Poeter, 2020) se definieron los principios y parámetros de las aguas subterráneas. La discusión de los métodos para determinar los parámetros se centró en los métodos de laboratorio y los métodos de prueba hidráulica de campo referenciados, pero no proporcionó detalles sobre la aplicación. Este libro es un complemento de ese trabajo anterior, así como un documento independiente que proporciona los métodos fundamentales utilizados para generar representaciones a escala de campo de parámetros hidráulicos comunes.

Los autores presentan una visión conceptual de cómo se aplican los métodos de prueba hidráulica, como las pruebas de bombeo, las pruebas de y las pruebas con empacadores, así como las ventajas y limitaciones de las soluciones analíticas subyacentes. Se centran en métodos que abordan los sistemas simplificados de aguas subterráneas confinadas, confinadas y no confinadas con fugas.

Los autores explican cómo se utiliza la coincidencia de curvas de los datos de las pruebas de campo con los modelos analíticos para interpretar los resultados de las pruebas. Se discute brevemente el software para analizar datos de pruebas hidráulicas, algunos de los cuales incluyen opciones de varios modelos analíticos adicionales y análisis automatizados con un solo botón, lo que puede llevar a una interpretación incorrecta de los datos, por lo que este libro enfatiza los conceptos, principios y métodos básicos. El cuerpo principal del texto, junto con muchas ilustraciones, ejemplos y ejercicios con soluciones, proporciona al lector la información necesaria para aplicar correctamente las pruebas hidráulicas y los métodos analíticos.

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Contenido

VISIÓN GENERAL

1 INTRODUCCIÓN

2 TIPOS DE PRUEBAS HIDRÁULICAS

2.1 Pruebas de bombeo

2.2 Pruebas de

2.3 Pruebas con empacadores

2.4 Organización del texto

PARTE 1: PRUEBAS DE BOMBEO

3 CONCEPTUALIZACIÓN DEL FLUJO DE AGUA SUBTERRÁNEA A LOS POZOS

3.1 Desarrollo del cono de depresión en condiciones transitorias

3.2 El cono de la depresión en condiciones de estado estacionario

4 ESTABLECER UN PROPÓSITO, DISEÑAR Y REALIZAR UNA PRUEBA DE BOMBEO

4.1 Objeto

4.2 Compilación e interpretación de conjuntos de datos existentes

4.3 Datos de diseño y construcción de pozos de bombeo y observación

4.3.1 Diseño de pozos de bombeo y observación
4.3.2 Espaciamiento de los pozos de observación

4.4 Componentes y diseño de la prueba de bombeo

4.4.1 Selección de la velocidad de bombeo
4.4.2 Selección de la duración de la prueba de bombeo
4.4.3 Elección de una bomba y una fuente de alimentación

4.5 Programas de medición de nivel de agua y descarga

5 EJECUCIÓN DE PRUEBAS Y ANÁLISIS DE DATOS

5.1 Medición y registro de los niveles de agua

5.2 Establecimiento de las condiciones de referencia y las tendencias del nivel del agua

5.3 Métodos para medir y mantener una tasa de bombeo

5.4 Análisis de datos

5.4.1 Corrección de los datos del nivel del agua
5.4.2 Determinación de la tasa de bombeo de prueba para el análisis

5.5 Notas para la ejecución exitosa de la prueba

6 MATEMÁTICAS DEL CAUDAL DE UN POZO DE BOMBEO

6.1 Uso de coordenadas polares

6.2 Desarrollo de ecuaciones que describen las respuestas del acuífero al bombeo

6.2.1 Acuíferos confinados
6.2.2 Acuíferos no confinados

6.3 Supuestos generales utilizados para desarrollar ecuaciones hidráulicas analíticas de pozos

7 THIEM STEADY-STATE ANALYTICAL MODELS FOR PUMPING CONFINED AND UNCONFINED AQUIFERS

7.1 Condiciones de estado estacionario en un sistema de aguas subterráneas confinadas

7.2 Condiciones de estado estacionario en un acuífero no confinado

7.3 Una oportunidad para trabajar con datos de pruebas de bombeo en estado estacionario

8 MODELO ANALÍTICO TRANSITORIO PARA EL BOMBEO DE UN ACUÍFERO COMPLETAMENTE CONFINADO

8.1 Formulación de la ecuación de Theis

8.2 Uso de la ecuación de Theis para predecir las reducciones en acuíferos totalmente confinados

8.3 Cálculo de T y S a partir de datos de pruebas hidráulicas utilizando el método de Theis

8.3.1 Método de coincidencia de curvas de Theis
8.3.2 Método de la línea recta de Cooper Jacob
8.3.3 Método de distancia-reducción de Cooper-Jacob
8.3.4 Análisis de datos de recuperación
8.3.5 Prueba de bombeo de descarga variable
8.3.6 Aplicabilidad de los métodos presentados en esta sección

8.4 Una oportunidad para trabajar con datos de pruebas de bombeo de un acuífero confinado

9 MODELOS ANALÍTICOS TRANSITORIOS PARA EL BOMBEO EN UN ACUÍFERO CONFINADO CON FUGAS

9.1 Formulación de ecuaciones para abordar condiciones confinadas con fugas

9.2 Solución Hantush-Jacob (Confined-Leaks-No se libera agua del almacenamiento de Aquitard)

9.2.1 Formulación de la ecuación de Hantush-Jacob
9.2.2 Predicción de la reducción en un sistema confinado con fugas con la ecuación de Hantush-Jacob
9.2.3 Datos de pruebas de bombeo de un acuífero confinado con un lecho de confinamiento con fugas sin agua adicional liberada del almacenamiento de acuitardo
9.2.4 Método de emparejamiento de la curva de Hantush-Jacob para una prueba de bombeo en un acuífero confinado con un lecho de confinamiento con fugas sin agua liberada del almacenamiento de acuitardo
9.2.5 Método del punto de inflexión de Hantush para una prueba de bombeo en un acuífero confinado con un lecho de confinamiento con fugas sin agua liberada del almacenamiento de acuitardo

9.3 Ecuación de Hantush para un sistema confinado con fugas con agua liberada del almacenamiento del lecho confinante

9.3.1 Uso de la ecuación de Hantush para predecir la reducción en unidades confinadas con fugas con agua liberada del almacenamiento en lecho confinado
9.3.2 Método de coincidencia de la curva de Hantush para calcular T y S a partir de una prueba de bombeo en una unidad confinada con fugas con almacenamiento de acuitardo

9.4 Una oportunidad para trabajar con datos de pruebas de bombeo de un acuífero confinado con fugas

10 MODELOS ANALÍTICOS TRANSITORIOS PARA BOMBEAR UN ACUÍFERO NO CONFINADO

10.1 Aproximación de la respuesta del bombeo de acuíferos no confinados utilizando este enfoque

10.1.1 Análisis de prueba de bombeo

10.2 Formulación de ecuaciones para representar la respuesta retardada del rendimiento

10.3 Formulación de análisis de rendimiento retardado

10.3.1 Desarrollo matemático de un método de análisis de rendimiento diferido

10.4 Cálculo de T y S a partir de datos de pruebas de acuíferos

11 EFECTOS DE LA INTERFERENCIA DE POZOS, LÍMITES Y ANISOTROPÍA DEL ACUÍFERO EN LA REDUCCIÓN

11.1 Interferencia de pozo

11.2 Uso de la superposición para representar condiciones de contorno simples

11.2.1 Metodología de pozos de imagen
11.2.2 Límites lineales impermeables y de recarga

11.3 Desarrollo de conos de depresión en material heterogéneo anisotrópico

11.4 Una oportunidad para utilizar el sistema hidráulico del pozo para evaluar la interferencia del pozo en presencia de un límite de recarga

12 ESTIMACIÓN DE PROPIEDADES HIDROGEOLÓGICAS UTILIZANDO UN SOLO POZO DE BOMBEO

12.1 Consideraciones especiales al utilizar datos de reducción de un pozo de bombeo

12.1.1 Penetración parcial
12.1.2 Pérdida de pozos y uso de pruebas de reducción escalonadas para evaluar la pérdida
12.1.3 Interferencia de pozo
12.1.4 Otras Condiciones que Afectan la Reducción del Pozo de Bombeo

12.2 Métodos de adaptación de las curvas de reducción y recuperación para un solo pozo de bombeo

12.2.1 Análisis de datos de reducción de tiempo
12.2.2 Análisis de datos de recuperación

12.3 Aproximación de la transmisividad en estado estacionario

12.4 Pruebas de rendimiento, datos específicos de capacidad y estimación de t

12.4.1 Precauciones al utilizar los resultados de las pruebas de rendimiento
12.4.2 Métodos para estimar la transmisividad a partir de pruebas de rendimiento
12.4.3 Utilización de la capacidad específica para estimar la transmisividad suponiendo condiciones de estado estacionario
12.4.4 Utilización de datos específicos de capacidad para estimar la transmisividad suponiendo condiciones transitorias
12.4.5 Ecuaciones básicas que relacionan la capacidad específica con la transmisividad

12.5 Una oportunidad para evaluar las propiedades hidrogeológicas utilizando datos de un pozo de bombeo

13 USO DE SOFTWARE PARA ANALIZAR DATOS DE PRUEBAS HIDRÁULICAS CON UN POZO DE BOMBEO

13.1 Paquetes de software de análisis de pruebas de bombeo

13.2 Trazado de datos y métodos de coincidencia de curvas

PARTE 2: PRUEBAS DE

14 ESTIMACIÓN DE PROPIEDADES HIDROGEOLÓGICAS UTILIZANDO UN SOLO POZO SIN BOMBEAR

14.1 La prueba de la

14.2 Realización de una prueba de

14.2.1 Evaluación del entorno hidrogeológico y construcción de pozos
14.2.2 Consideraciones especiales para los sistemas de nivel freático
14.2.3 Libre intercambio de agua con la formación
14.2.4 Subir y bajar el nivel del agua
14.2.5 Registro del cambio del nivel del agua
14.2.6 Repetibilidad de la prueba

14.3 Datos de campo: Respuestas del nivel de agua sobreamortiguada, subamortiguada y críticamente amortiguada a las pruebas de

14.4 Métodos para interpretar las pruebas de sobreamortiguadas

14.4.1 Método de prueba de slug de Hvorslev
14.4.2 Método de ensayo de bouwer y de arroz
14.4.3 Método de prueba de de Cooper-Bredehoeft-Papadopulos
14.4.4 Método de prueba de KGS

14.5 Método para interpretar las pruebas de subamortiguadas

14.5.1 Desarrollo de ecuaciones de curva de tipo
14.5.2 Modelo de Bouwer y Arroz sin Confinar-High-K
14.5.3 Modelo de Hvorslev confinado-K alto
14.5.4 Respuestas de la prueba de slug de transición

14.6 Software disponible para analizar pruebas de

14.7 Una oportunidad para evaluar las propiedades hidrogeológicas utilizando datos de pruebas de

PARTE 3: PRUEBAS DE PACKER

15 PRUEBAS HIDRÁULICAS BÁSICAS CON EMPACADORES

15.1 La prueba del Packer

15.1.1 Selección del intervalo de prueba
15.1.2 Configuración del sistema de empaquetado

15.2 Métodos de prueba y análisis

15.2.1 Pruebas de
15.2.2 Ensayos de bombeo a velocidad constante
15.2.3 Ensayo de inyección/extracción de cabeza constante
15.2.4 Prueba de inyección de velocidad de paso (prueba de lugeón)
15.2.5 Ensayo del vástago de perforación

16 CONSIDERACIONES ESPECIALES PARA CARACTERIZAR SISTEMAS DE BAJA PERMEABILIDAD, ACUITARDOS

16.1 Propiedades de los acuitardos

16.2 Métodos de ensayo utilizados para estimar las propiedades del acuitardo

16.2.1 Métodos internos
16.2.2 Métodos externos

17 RESUMEN

18 EJERCICIOS

19 REFERENCIAS

20 CAJAS

Recuadro 1 Ejemplos de papel cuadriculado para métodos de coincidencia de curvas

Recuadro 2 Estimación de la almacenividad y el almacenamiento específico (SS)

Recuadro 3 Aplicación de la teoría del pozo de imagen cuando hay dos límites lineales

Recuadro 4 Eficiencia del pozo de producción

Recuadro 5 Aqtesolv

Caja 6 Acuífero V12

Caja 7 Aquiferwin32 V6

Box 8 Software utilizado para analizar las pruebas de

Recuadro 9 Métodos de laboratorio utilizados para determinar las propiedades hidráulicas de los acuitardos y las formaciones de baja permeabilidad

Recuadro 9.1 Permeámetro de cabeza descendente (modificado del recuadro 4.3 de Woessner y Poeter (2020)
Recuadro 9.2 Ensayo de permeabilidad triaxial
Recuadro 9.3 Consolidómetro

Recuadro 10 Reproducción de las cifras de Rowe y Nadarajah (1993) Factores de corrección

Recuadro 11 Aqtesolv Soluciones a los ejercicios

Recuadro 11.1 Solución de Aqtesolv para el ejercicio 2
Recuadro 11.2 Solución de Aqtesolv para el ejercicio 3 A y B
Recuadro 11.3 Solución de Aqtesolv para el ejercicio 5
Recuadro 11.4 Solución de Aqtesolv para el ejercicio 7

21 SOLUCIONES DE EJERCICIO

22 SOBRE LOS AUTORES

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