Prova de bombeig

Una prova de bombeig es realisa per a evaluar un aqüífer, estimulant-ho per mig de bombeig, i observant la seua resposta (descens de nivell) en pou(s) d'observació. Una prova de bombeig és una ferramenta comuna utilizáda en hidrogeología per a caracterisar un sistema d'aqüífers.

Les proves de bombeig, típicament s'interpreten usant un model analític de fluix en un aqüífer (sent el més fonamental la solució de Theis). Aixina, es fan calçar les senyes observades en el món real, assumint que els paràmetros del model ideal són aplicables a l'aqüífer del món real. En casos més complexos, un model numèric podria ser usat per a analisar els resultats d'una prova de bombeig, pero l'afegir major complexitat no assegura millors resultats (vore Principi de parsimònia).

Característiques Generals

La forma més comuna de realisar una prova de bombeig, és extraure aigua des d'un pou, a una taxa constant, per lo manco durant un dia, mentres es medixen cuidadosadament els nivells d'aigua en els pous d'observació. Quan l'aigua és bombejada des del pou de bombeig, la pressió en l'aqüífer disminuïx, provocant el descens del nivell d'aigua en els pous d'observació. El descens disminuïx radialmente des del pou de bombeig, i aumenta a mida que el bombeig continua.

Les característiques de l'aqüífer evaluades més comunament són:

• Conductivitat hidràulica
• Almagasenament Específic
• Transmisividad

Métodos d'Anàlisis

Es deu elegir un model o solució adequat a la equació de fluix subterràneu, per a calçar les senyes observades. Hi ha varis models per a elegir, depenent dels factors que es consideren rellevants. Entre estos s'inclouen:

• Acuitardo filtrante (de l'anglés leaky),
• Fluix no confinat (retart en el rendiment),
• Penetració parcial dels pous de bombeig o observació,
• Ràdio del pou finito - que pot conduir a almagasenament en el pou,
• Porosidad dual (d'us típic en roques fracturades),
• Aqüífer anisotrópico,
• Aqüífer heterogéneu,
• Acuífero finito (s'observen efectes de barreres físiques en la prova), i
• Combinacions de les situacions anteriors.

Casi totes les solucions de proves de bombeig estan basades en la solució de Theis, que està construïda en les assunció més simples. Atres métodos relaixen alguna o vàries assunció considerades en la solució de Theis, i per lo tant són més flexibles, pero presenten resultats més complexos.

Solució transiente de Theis

La solució de Theis va ser adoptada per Charles Vernon Theis (que treballava per al Servici Geològic dels Estats Units en 1935, des de la lliteratura de transferència de calor (en l'ajuda matemàtica de C.I.Lubin), per a un fluix radial 2-D cap a un punt, en un aqüífer simple, homogéneu i infinit. La solució és:

___MATH_0___

A on s és el descens (canvi en la pressió hidràulica en un punt des del començ de la prova), o és un paràmetro adimensional, Q és la taxa de bombeig del pou (volum per unitat de temps, o m³/s), T i S són la transmisividad i el almagasenament de l'aqüífer al voltant del pou (m²/s i adimensional respectivament), r és la distància al pou de bombeig, a on s'observa el descens (en metros), t és el temps que ha transcorregut des de que va començar el bombeig (minuts o segons) i W(o) és la "Funció de pou" (cridada també la integral exponencial, I₁, en lliteratura no relacionada en la hidrogeología).

Típicament esta equació s'utilisa per a trobar els T i S promig, prop del pou de bombeig, a partir de les senyes de descens recolectats durant la prova de bombeig. Esta és una forma simple de modelamiento invers, ya que el resultat (s) és medit en el pou, r, t, i Q són observats, i els valors de T i S que millor reproduïxquen les senyes observades són posats en l'equació fins que el millor ajust entre les senyes observades i la solució analítica siga trobat. Sí cap de les restriccions adicionals que la solució de Theis requerix (ademés de les que requerix l'equació de fluix subterràneu) són infringides, la solució deguera ser molt bona.

Les assunció que requerix la solució de Theis són les següents:

• Aqüífer homogéneu, isotrópico i confinat,
• Pou completament penetrant (obert a la gruixa (b) complet de l'aqüífer),
• El pou té un radi "zero" (s'aproxima a una llínea vertical) - d'esta forma no ocorre almagasenament d'aigua en el pou i el bombeig és 100% eficient,
• El pou té una taxa de bombeig constant Q,
• L'aqüífer és infinit radialmente,
• Els llímits superior i inferior de l'aqüífer són impermeables (no filtrante), plans i horisontals,
• El fluix d'aigua és horisontal,
• No hi ha atres pous o canvis de llarc determini en els nivells d'aigua regionals (és dir, tots els canvis de la superfície potenciométrica es deuen al bombeig del pou)

A pesar de que estes assunció són rarament complides a cabalidad, depenent del grau de similitut a les condicions ideals, la solució pot seguir sent útil.

Solució de Cooper-Jacob

La solució de Cooper-Jacob correspon a una generalisació gràfica de la solució de Theis. És de gran utilitat quan s'analisen les senyes del bombeig directament en el camp, ya que és una solució molt simple, pero que entrega resultats molt similars als de la solució de Theis.

Atres métodos de solució

Atres solucions inclouen:

• Hantush-Jacob
• Neuman (per a aqüífers lliures)
• Boulton (per a aqüífers anisotrópicos)