Drenaje de pozos

Drenaje de tierras agrícolas mediante pozos.

Por drenaje de pozos se entiende el drenaje de tierras agrícolas mediante pozos. Las tierras agrícolas se drenan mediante pozos bombeados (drenaje vertical) para mejorar los suelos controlando los niveles freáticos y la salinidad del suelo.

Introducción

El drenaje subterráneo ( agua subterránea ) para el nivel freático y la salinidad del suelo en tierras agrícolas se puede realizar mediante sistemas de drenaje horizontal y vertical. Los sistemas
de drenaje horizontal son sistemas de drenaje que utilizan zanjas abiertas ( zanjas ) o desagües de tuberías enterradas. Los sistemas
de drenaje vertical son sistemas de drenaje que utilizan pozos bombeados, ya sean pozos excavados abiertos o pozos entubados.

Mapa de un campo de pozos para drenaje subterráneo con flujo radial a través de cilindros concéntricos que representan las equipotenciales

Ambos sistemas sirven para los mismos propósitos , es decir, el control del nivel freático y el control de la salinidad del suelo .
Ambos sistemas pueden facilitar la reutilización del agua de drenaje (por ejemplo, para riego), pero los pozos ofrecen más flexibilidad.
La reutilización sólo es viable si la calidad del agua subterránea es aceptable y la salinidad es baja.

Diseño

Aunque un pozo puede ser suficiente para resolver los problemas de salinidad del suelo y las aguas subterráneas en unas pocas hectáreas, normalmente se necesitan varios pozos, porque los problemas pueden estar muy extendidos.
Los pocillos pueden estar dispuestos en un patrón triangular, cuadrado o rectangular.
El diseño del campo de pozos se refiere a la profundidad, la capacidad, la descarga y el espaciamiento de los pozos. ^[1]

1. La descarga se obtiene a partir de un balance hídrico . ^[2]
2. La profundidad se selecciona de acuerdo con las propiedades del acuífero . El filtro de pozo debe colocarse en una capa de suelo permeable.
3. El espaciamiento se puede calcular con una ecuación de espaciamiento de pozos utilizando la descarga, las propiedades del acuífero, la profundidad del pozo y la profundidad óptima del nivel freático.

La determinación de la profundidad óptima del nivel freático es el ámbito de la investigación del drenaje .

Flujo a pozos

Geometría de un sistema de drenaje de pozo totalmente penetrante en un acuífero isotrópico uniforme

Geometría de un sistema de drenaje de pozo parcialmente penetrante en un acuífero estratificado anisotrópico.

La ecuación básica, en estado estacionario , para el flujo hacia pozos de penetración total (es decir, pozos que alcanzan la base impermeable) en un campo de pozos espaciados regularmente en un acuífero uniforme no confinado (freático) con una conductividad hidráulica isotrópica es : ^[1]

${\displaystyle Q=2\pi K{\frac {\left(D_{b}-D_{m}\right)\left(D_{w}-D_{m}\right)}{\ln {\frac {R_{i}}{R_{w}}}}}}$

donde Q = descarga segura del pozo, es decir, la descarga en estado estacionario en el que no se produce sobreexplotación ni agotamiento del agua subterránea (m ³ /día), K = conductividad hidráulica uniforme del suelo (m/día), D = profundidad debajo de la superficie del suelo, = profundidad del fondo del pozo igual a la profundidad de la base impermeable (m), = profundidad del nivel freático a medio camino entre los pozos (m), es la profundidad del nivel del agua dentro del pozo (m), = radio de influencia del pozo (m) y es el radio del pozo (m). ${\displaystyle D_{b}}$ ${\displaystyle D_{m}}$ ${\displaystyle D_{w}}$ ${\displaystyle R_{i}}$ ${\displaystyle R_{w}}$

El radio de influencia de los pozos depende del patrón del campo de pozos, que puede ser triangular, cuadrado o rectangular. Se puede encontrar como:

${\displaystyle R_{i}={\sqrt {\left({\frac {A_{t}}{\pi N}}\right)}}}$

donde = área de superficie total del campo de pozos (m ² ) y N = número de pozos en el campo de pozos. ${\displaystyle A_{t}}$

La descarga segura del pozo (Q) también se puede encontrar en:

${\displaystyle Q=q{\frac {A_{t}}{NF_{w}}}}$

donde q es el rendimiento seguro o excedente drenable del acuífero (m/día) y es la intensidad de operación de los pozos (horas/24 por día). Por tanto, la ecuación básica también se puede escribir como: ${\displaystyle F_{w}}$

${\displaystyle D_{w}-D_{m}={\frac {qA_{t}}{2\pi K(D_{b}-D_{m})NF_{w}}}\ln \left({\frac {R_{i}}{R_{w}}}\right)}$

bien espaciado

Con una ecuación de espaciamiento de pozos se pueden calcular varias alternativas de diseño para llegar a la solución más atractiva o económica para el control del nivel freático en tierras agrícolas.

La ecuación de flujo básica no se puede utilizar para determinar el espaciamiento entre pozos en un campo de pozos parcialmente penetrantes en un acuífero no uniforme y anisotrópico , pero se necesita una solución numérica de ecuaciones más complicadas. ^[3]

Los costos de la solución más atractiva se pueden comparar con los costos de un sistema de drenaje horizontal , para el cual el espaciamiento de los drenajes se puede calcular con una ecuación de drenaje , que sirve para el mismo propósito: decidir qué sistema merece preferencia.

El diseño del pozo propiamente dicho se describe en ^[1]

En la figura se muestra una ilustración de los parámetros involucrados. La conductividad hidráulica se puede encontrar a partir de una prueba de acuífero .

Salida del programa WellDrain, espaciamiento entre pozos = 920 m

Software

El programa informático numérico WellDrain ^[3] para cálculos de espaciamiento de pozos tiene en cuenta los pozos de penetración total y parcial, los acuíferos estratificados, la anisotropía (diferente conductividad o permeabilidad hidráulica vertical y horizontal ) y la resistencia de entrada.

Modelado

Con un modelo de agua subterránea que incluya la posibilidad de introducir pozos, se puede estudiar el impacto de un sistema de drenaje de pozos en la hidrología del área del proyecto. También existen modelos que dan la oportunidad de evaluar la calidad del agua .

SahysMod ^[4] es un modelo de agua subterránea poligonal que permite evaluar el uso de agua de pozo para riego , los efectos sobre la salinidad del suelo y la profundidad del nivel freático .

Referencias

1. Boehmer, WK y J.Boonstra, 1994, Tubewell Drainage Systems , Capítulo 22 en: HPRitzema (ed.), Principios y aplicaciones de drenaje, Publ. 16, Instituto Internacional para la Recuperación y Mejora de Tierras (ILRI), Wageningen, Países Bajos. págs.931-964, ISBN  90-70754-33-9 . En línea: [1]
2. ILRI, 1999, Drenaje e hidrología/salinidad: balances de agua y sal, 29 págs. Apuntes del curso internacional sobre drenaje de tierras (ICLD), Instituto Internacional de Recuperación y Mejora de Tierras (ILRI), Wageningen, Países Bajos. En línea: [2]
3. ILRI, 2000, Drenaje del subsuelo mediante pozos (tubulares): ecuaciones de espaciamiento de pozos para pozos con penetración total y parcial en acuíferos uniformes o estratificados con o sin anisotropía y resistencia de entrada , 9 págs. Principios utilizados en el modelo "WellDrain". Instituto Internacional para la Recuperación y Mejora de Tierras (ILRI), Wageningen, Países Bajos [3]
   Descargue el software "WellDrain" desde: [4] o desde: [5]
4. SahysMod, Modelo espacial de agrohidrosalinidad : descripción de principios, manual del usuario y estudios de casos. Grupo de trabajo SahysMod del Instituto Internacional para la Recuperación y Mejora de Tierras, Wageningen, Países Bajos. En línea: [6] .
   Descargue el modelo desde : [7] , o desde : [8]

enlaces externos

• Programa de Recuperación y Control de Salinidad (SCARP) utilizando pozos en el valle del Indo en Pakistán.
• Sitio web sobre anegamiento y recuperación de tierras mediante sistemas de drenaje horizontal y vertical: [9]