Caracterización de direcciones preferenciales de la conductividad hidráulica utilizando sondeos azimutales geoeléctricos

Tesis presentada para obtener el título de Ingeniero Geofísico – Universidad Nacional Autónoma de México – Facultad de Ingeniería Director: José Manuel Covarrubias Solís
María Isabel Simón Velázquez	Opción D	1997

RESUMEN
El flujo del agua subterránea en tres dimensiones en medios porosos es descrito por la Ley de Darcy. Uno de los problemas a los cuales tradicionalmente se han enfrentado los hidrogeólogos, es la caracterización cuantitativa de la conductividad hidráulica, la cual es un tensor de segundo orden. A pesar de que existen buenas técnicas para obtener el valor de la conductividad hidráulica, por ejemplo, las pruebas de bombeo, hay muchos problemas para definir la dirección del tensor. En este trabajo se presenta una ‘técnica geofísica que permite definir la dirección preferencial de la conductividad hidráulica. Los Sondeos Azimutales Geoeléctricos (SAG) utilizan el dispositivo Wenner y se hace una roseta con espaciamientos que varían de los 15 a los 30 grados. Esto permite determinar si existe anisotropía en el medio hidrogeológico. Típicamente en medios saturados, esta anisotropía está relacionada con la dirección preferencial de la conductividad hidráulica. Steinich y Marín (1995), utilizaron el método para determinar cuales eran las direcciones preferenciales de la permeabilidad en el acuífero cárstico de Yucatán. Aquí se presentarán resultados adicionales de dos sistemas hidrogeológicos diferentes: un acuífero colgado localizado sobre rocas fracturadas (El Ajusco, DF) y un acuífero granular (El Valle de Hermosillo, Sonora).
ABSTRACT
The geophysical technique of azimuthal resistivity surveys (SAG), is presented to map preferential directions of the hydraulic conductivity. Ten azimuthal resistivity surveys were conducted in three different aquifers (located in Sonora, northwest Mexico, the second in the Valley of Mexico and the third in Yucatan). In the first site the aquifer consists of two interconnected aquifers separated by a thick, wedge-shaped clay layer overlain by two hundred meters of sands and gravels. The second site consists of perched aquifer systems underlain by volcanic rocks, and the third site is a karst. Azimuthal resistivity surveys identify the preferential bidirection of the hydraulic conductivity, which when coupled with the hydraulic gradient, allow one to identify the preferential direction of the hydraulic conductivity. This allows the development of a more efficient ground water monitoring system or pump-andtreat remediation system.
ÍNDICE
Resumen Abstract iv Índice v Capítulo I Introducción 2 I.I Objetivos 2 I.II Geofísica aplicada a la hidrogeología 2 I.III Sondeo Azimutal Geoeléctrico 5 Capítulo II Metodología y fundamentación del sondeo azimutal geoeléctrico 7 II.I Hidrogeología 7 II.II Bases teóricas 13 II.II.I Modelo isotópico 13 II.II.II Resistividad aparente 17 II.II.III Modelo anisotrópico 17 II.II.IV Profundidad de investigación 22 II.III Metodología 24 II.III.I Equipo 24 II.III.II Dispositivos 25 II.III.III Limitaciones 26 Capítulo III Investigaciones de campo y resultados 29 III.I Zona uno: Ajusco, D. F 29 III.I.I Hidrogeología 29 III.I.II Resultados 32 III.I.III Discusión y conclusiones 34 III.II Zona dos: Valle de Hermosillo, Sonora 36 III.II.I Hidrogeología 36 III.II.II Resultados 39 III.II.III Discusión y conclusiones 41 III.III Zona tres: Yucatán 43 III.III.I Hidrogeología 43 III.III.II Resultados 43 III.III.III Discusión y conclusiones 46 Capítulo IV Conclusiones 50 Bibliografía 52 Apéndice I 56 Apéndice II 57 Reconocimientos 58
CONCLUSIONES
Como resultado de este trabajo se obtuvieron las siguientes conclusiones 1) La técnica de los SAG ofrece buenos resultados cuando se integra con estudios hidrogeológicos, ya que permite identificar la dirección preferencial de la conductividad hidráulica en acuíferos porosos, fracturados o cársticos. Asimismo, puede ser utilizado tanto en la zona no saturada como en la zona saturada. Combinando esta técnica con pruebas de bombeo, se puede caracterizar mejor el tensor de la conductividad hidráulica. 2) Esta técnica permite caracterizar sitios hidrogeológicamente disminuyendo el número de perforaciones. Es un método barato y fácil de implantar. 3) El método tiene las limitaciones comunes para cualquier método eléctrico, como son interferencias por arcillas, agua salada, etc. 4) Se recalca el hecho de que al utilizarse en medios fracturados, ya sea por esfuerzos o disolución, como en el caso de Yucatán y El Ajusco, el método funciona de mejor manera que sobre medios con una distribución homogénea como lo son los acuíferos granulares. La diferencia no es muy grande. 5) Cuando la técnica se probó a dos distintas aperturas para observar la diferencia que se produce en la dirección de la conductividad hidráulica a distintas profundidades, se vio que la variación en la dirección obtenida no es muy grande, no así con el coeficiente de anisotropía ya que este sí tuvo una variación; de cualquier forma se puede considerar que la dirección obtenida es la misma para ese mismo estrato.