Sample records for FRACTURAS HIDRAULICAS (hydraulic fractures)
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Análisis numérico acoplado de los desplazamientos verticales y generación de fracturas por extracción de agua subterránea en las proximidades de la Ciudad de México

Aguilar-Pérez, L. Antonio; Ortega-Guerrero, M. Adrián; Lugo-Hubp, José; Ortiz-Zamora, Dalia del C
2006-01-01

Resumen en español Se presenta un análisis numérico acoplado de las ecuaciones de flujo de agua subterránea y geomecánica, para evaluar la deformación vertical del terreno asociada a la extracción de agua subterránea en escenarios de acuífero libre y acuífero confinado; en este último se analizan adicionalmentelas condiciones deformación de fracturas hidrodinámicas. En la parte numérica, se obtuvo la solución analítica de una integral que permite obtener los esfuerzos y despl (mas) azamientos que se generarían por la extracción de agua subterránea. La zona de estudio se ubica al NE de la Ciudad de México, en la región comprendida por el cono volcánico del Pleistoceno, conocido como el Peñón del Marqués, y sus alrededores, donde se encuentra el acuitardo lacustre sobre el cual se ubica la Ciudad de México. Tanto en el acuífero volcánico como en el acuitardo, se identificaron la distribución y características de diferentes fracturas que empezaron a formarse aproximadamente 1.5 a 2 décadas después de iniciarse la operación de un sistema de nueve pozos (Sistema Peñón). Los datos históricos de elevación del terreno, volúmenes de extracción y propiedades hidráulicas y geomecánicas se incorporaron al modelo numérico para realizar un análisis de sensibilidad y obtener la distribución de los parámetros que mejor reproducen la deformación vertical del terreno. Los resultados muestran que la extracción del Sistema Peñón, con un promedio de 527 L/s, ha causado una disminución de la carga hidráulica hasta de 35 metros en casi 40 años, dando lugar a una variación en la elevación del terreno superior a los seis metros para el acuífero confinado y de ocho metros para el no confinado. Los parámetros más sensibles a la deformación vertical fueron, en orden de importancia, el coeficiente de consolidación (Cv), la transmisividad (T) y el módulo de rigidez al corte (G), mientras que la conductividad hidráulica del acuífero confinado (K) es el más sensible a los tiempos críticos de fracturamiento. Los caudales críticos de extracción en el acuífero, de 420 L/s a 470 L/s, se sobrepasaron desde el inicio de la operación del Sistema Peñón, causando la falla mecánica de los materiales del subsuelo para condiciones de confinamiento. Se determinó también que es imposible ajustar la deformación con un solo conjunto de valores hidráulicos y geomecánicos; necesariamente se tienen que considerar dos conjuntos de valores, uno para el periodo 1960-1984 y otro para 1985-1998. Las simulaciones sugieren que, de continuarse con los actuales caudales de bombeo, la deformación total vertical del terreno será cercana a los diez metros para el año 2025. Resumen en inglés An integrated numerical analysis of the groundwater flow and geomechanical equations for land subsidence due to groundwater extraction is presented for unconfined and confined pyroclastic aquifer scenarios; in the last case, a hydrodynamic fracturing analysis is additionally conducted. An analytical solution for one of the integrals was developed and incorporated into the numerical model to analyze the stress distribution and displacements due to groundwater extraction. A (mas) study area with problems of land subsidence and fracturing was selected for the analysis; this area is located in the northeastern part of Mexico City, and comprises a Pleistocene volcanic cone, known as the Peñón El Marqués, and surrounding former lacustrine plains, where Mexico City is built. In this area, the distribution and physical characteristics of fractures were identified in both, the unconfined and confined aquifer. Most of these fractures formed about 1.5 to 2 decades after a well field of nine wells started operation (Peñón well field). Historical evolution of land elevation, volumes of groundwater extraction, and hydraulic and geomechanical parameters were incorporated into the numerical model for a sensitivity analysis to get the best fit between observed and modeled results. Results show that an average of 527 L/s groundwater extraction in the well system, for about 40 years, have lead to a drawdown of 35 m in the hydraulic head of the pyroclastic aquifer, causing a land subsidence of six meters in the confined aquifer area and of eight meters in the unconfined aquifer area. The more sensitive parameters to land subsidence, in order of importance, were the consolidation coefficient (Cv), the transmisivity (T) and the shear modulus (G), whereas the hydraulic conductivity (K) of the confined aquifer was the more sensitive parameter for the critical time estimation for fracturing. Obtained results indicate that the critical pumping rate in the volcanic aquifer, between 420 L/s and 470 L/s, was exceeded since the begining of the well field operation, which caused the mechanical failure of the underground materials for confining conditions. We also found that the vertical ground deformation with time cannot be reproduced in the numerical simulations with one set of parameters; two sets of parameters were needed to obtain a best fit, one for the 1960-1984 period, and another one for the 1985-1998. Numerical simulations predict a total land subsidence of ten meters by the year 2025, two additional meters for the confined aquifer and four additional meters for the unconfined aquifer.

Scientific Electronic Library Online (Spanish)

2

Seawater intrusion in complex geological environments

Carrera, Jesús; Sánchez Vila, Xavier; Abarca, Elena
2007-01-01

Digital.CSIC (Spain)

3

Present-day stress field in the Gibraltar Arc (western Mediterranean)

Fernández-Ibáñez, F.; Soto, J. I.; Zoback, M. D.; Morales, J.
2007-08-01

Digital.CSIC (Spain)

4

Metodología para la modelación hidrogeológica de medios fracturados

Carrera Ramírez, Jesús; Medina Sierra, Agustín; Martínez Landa, Lurdes
2006-01-01

Digital.CSIC (Spain)