Un embalse superficial generalmente lo construye el Hombre, estando su capacidad determinada por el volumen de agua contenida en la geometría del terreno y la corriente que lo abastece. El embalse subterráneo existe en la naturaleza y su capacidad está definida pero se desconoce. El volumen almacenado dependerá de las características geológicas y de los contornos de la formación acuífera; de la hidrología superficial de la cuenca suprayacente y de las condiciones de alimentación. A diferencia de un embalse superficial, es el uso del agua en grandes cantidades, o sea, el proceso de explotación de un acuífero, lo que permite tener conciencia de su capacidad. En el proceso de explotación de un acuífero se acumula una información que debe recogerse metódicamente para que su análisis e interpretación de forma convincente permita definir la cantidad de agua que puede ser explotada del acuífero sin necesidad de conocer su capacidad. Además, la información resultante de las investigaciones hidrogeológicas se integra para aumentar el grado de conocimiento; y ambas se combinan con otras aplicaciones para establecer procedimientos o métodos para la determinación de recursos subterráneos.

1. La evaluación de los recursos de
las aguas subterráneas
Autor: Fermín E. Sarduy Quintanilla
Abril/2016

2. Evaluación de los recursos de las aguas subterráneas
Definición de conceptos fundamentales
Reservas y recursos de las agua subterránea:
Capacidad definida pero por conocer y su volumen
depende de:
1.Características geológicas.
2.Contornos de la formación acuífera.
3. Hidrología superficial de la cuenca suprayacente
4. Condiciones de alimentación
Es el proceso de explotación de un
acuífero, lo que permite tener
conciencia de su capacidad
Qué caudal y durante qué tiempo puede extraerse, para determinadas condiciones
de abatimiento en un acuífero, de un sistema de pozos que actúan simultáneamente?
Se conoce su volumen por la geometría del embalse antes de
construirse

3. Dos escuelas hidrológicas responden a esta interrogante, la europea lo hace
con el concepto RECURSOS EXPLOTABLES y la norteamericana con la
PRODUCCIÓN O CAUDAL SEGURO (SAFE YIELD).
Reserva: Cantidad de agua almacenada en un acuífero que drena por la acción de la gravedad,
expresada en unidades de volumen y reflejando un carácter estático.
Recursos: Volumen de agua disponible para la explotación de un acuífero, expresados en
unidades de caudal y como consecuencia refleja un carácter dinámico.
Reserva Mínima: Cantidad de agua almacenada en un acuífero limitada por la superficie
piezométrica mínima. Tiene cierta correspondencia con el caudal mínimo del
escurrimiento subterráneo.
Reserva máxima: Cantidad de agua almacenada en un acuífero limitada por la superficie
piezométrica máxima. Tiene correspondencia con el caudal máximo del
escurrimiento subterráneo.
Variación de la reserva: Es la diferencia de volumen entre la reserva máxima y la mínima.
VARIACIONES HIPERANUALES

4. Reserva permanente (Vp) Corresponde a la reserva mínima media.
También, este autor usa el término de Recursos regulados para referirse a los
recursos naturales, sinónimo normalmente de Recursos disponibles.
Recursos disponibles (QD) : Representan el volumen de agua que podría
extraerse permanentemente a largo plazo del acuífero sin que experimente
una reducción de la reserva permanente, expresado en término de caudal.
Estos recursos dependen fundamentalmente de la alimentación neta del
acuífero y es costumbre asociarlo al caudal escurrimiento subterráneo bajo
condiciones de equilibrio natural (Qs).
Recursos explotables (QE): Volumen de agua que se puede captar de un
acuífero a largo plazo sin originar alteraciones indeseables en el régimen de
las aguas subterráneas tendiendo en cuenta condiciones técnicas y
económicas, expresado en término de caudal. La concepción de las obras de
captación influye notablemente en estos recursos así como el propio efecto
de la explotación.

5. CAUDAL SEGURO (SAFE YIELD)
El concepto safe yield fue introducido en 1915 por Lee como límite de la cantidad de
agua que puede extraerse regularmente y de forma permanente sin una disminución
riesgosa de las reservas del acuífero.
Fue abierta por Meinzer en 1923 para contemplar los aspectos económicos y re-
definida por Conkling en 1946 como la extracción anual de agua que no:
Exceda la recarga media anual,
Sea menor que un nivel del agua subterránea tal que el costo permisible por bombeo
se incremente,
Sea mayor que un nivel del agua subterránea que permita intrusión de agua de
calidad no recomendada,
Sea menor que el nivel del agua subterránea que vaya en detrimento de los derechos
de agua existentes.
CAMBIOS EN LA ADMINISTRACIÓN DE LAS AGUAS SUBTERRÁNEAS
Antes Hoy día
Profundidad de los pozos y su capacidad
1. Conservación del agua (Extracción, regulación y el
movimiento en las áreas de recarga)
2. Movimiento en áreas no tributarias
3. Creación de barreras para evitar intrusión salina

6. Meinzer (1931) realiza la siguiente clasificación:
1. Métodos basados en la alimentación del acuífero.
2. Métodos basados en la descarga subterránea.
3. Métodos basados en el cambio de almacenamiento,
4. Métodos de balance o inventario.
MÉTODO PARA DETERMINACIÓN DE LOS RECURSOS SUBTERRÁNEOS
Aquí se presenta el siguiente ordenamiento de los métodos para su estudio:
1. Balance hídrico de un acuífero.
2. Fluctuaciones del nivel de la superficie piezométrica.
3. Rendimiento de obras de captación.
4. Caudal de escurrimiento subterráneo.
5. Método Hidrodinámico.
6. Método Hidráulico.
7. Métodos Hidrológicos.
8. Métodos diversos o especiales.
9. Modelos Matemáticos de Simulación.

7. 1. Balance hídrico de un acuífero
Expresión del principio de la conservación de la materia en el acuífero:
 lArtificiaRec.subt.FlujonaturalRec.eficazInf.Vi    FV nExplotaciósubt.FlujonaturalDesc.nEvaporació-
En la escuela europea, rusa, Bindeman, Lazvin, Borevskii y otros, emplean una variante
de este método para estimar los recursos explotables (ellos llaman RESERVAS DE
EXPLOTACIÓN). Sobre la base de las fuentes que forman dichos recursos.
La expresión más general es:
AT
QEQ
t
V
Q
t
V
Q ART
ART
N
N  
54321 
Donde:
, coeficientes de utilización de recursos y reservas
QN, recursos naturales, VN, reservas naturales
QART, recursos artificiales, VART, reservas artificiales
QAT recursos atraídos
t, tiempo de diseño de las obras de explotación

Los autores anteriores identifican los recursos naturales con la infiltración eficaz o con el
caudal de flujo subterráneo en condiciones naturales y en menor medida con la
variación de las reservas.
+ -ENTRADAS SALIDAS

8. 2. Método de las fluctuaciones del nivel de la superficie
piezométrica
Este método puede aplicarse en condiciones naturales o de explotación pero sólo en acuíferos
libres ya que implica variación de las reservas y recursos.
Castany considera que los RECURSOS DISPONIBLES pueden calcularse en condiciones
naturales sobre la base de las fluctuaciones del nivel de las aguas y los considera iguales a la
variación anual media de las reservas, .
Bindeman, 1970, reseña dos métodos propuestos por Kamenski. El primer método utiliza fórmulas
de régimen permanente para los cálculos de la alimentación por precipitaciones y el segundo, de
régimen impermanente, en el que la exactitud recae en el valor de la porosidad efectiva, PE, y no
en el valor de la conductividad hidráulica, Kp, como en el primer caso.
El fundamento del segundo método lo constituye la aplicación de la ecuación de continuidad,
expresada en términos de volumen, y basada en el conocimiento de los niveles de tres pozos
situados en una misma línea de corriente en un acuífero libre bajo flujo lineal. En definitiva,
Bindeman propone usar la siguiente expresión simplificada para estimar la percolación neta o
infiltración eficaz: .
Y para tener en cuenta, de forma aproximada, las descargas supone que este flujo subterráneo
sigue la misma tendencia reflejada de la curva de nivel durante el período anterior al incremento
del nivel, en un tiempo igual al considerado para el aumento de , o sea, .
  iHEPiAV
tHEPNP  /
t
ZH
EPNP



Nivel
(m) sz
h
hz
H
Nivel (t)

9. 3. El rendimiento de las obras de captación
El rendimiento a largo plazo de las distintas obras
de captación
RECURSOS
EXPLOTABLES
Q1 + Q2 + Qn
EFECTO EN LOS
NIVELES
Resulta necesario determinar también el efecto de la interferencia de los pozos. Entonces
Hantush (1964) hace referencia a que es frecuente el problema del espaciamiento entre
pozos para no exceder el abatimiento permisible.
Depende de:
 Condiciones geológicas.
Las obras de captación
Tipo de acuífero.
ABATIMIENTO
ADMISIBLE
DETERMINA LOS
RECURSOS
EXPLOTABLES
Plotnikov

10. Método citado por Plotnikov y aplicado por Víctor Kalashnik en el acuífero cársico de la
cuenca sur de Pinar del Río, Cuba, en 1981.
S
Q
ρS,Q < 0.9 Los cálculos no son buenos y resultados no funcionales
b) Método grafo-analítico
Limnigrama hiperanual Bloque Dolores
6,00
6,50
7,00
7,50
8,00
8,50
9,00
9,50
1985
1986
1987
1988
1989
1990
1991
1992
1993
1994
1995
1996
1997
1998
1999
2000
2001
2002
2003
2004
2005
2006
2007
2008
2009
Años
Nivel(m)
Lluvia anual
800,0
900,0
1000,0
1100,0
1200,0
1300,0
1400,0
1500,0
1600,0
1700,0
1800,0
1900,0
2000,0
2100,0
2200,0
2300,0
2400,0
1985
1986
1987
1988
1989
1990
1991
1992
1993
1994
1995
1996
1997
1998
1999
2000
2001
2002
2003
2004
2005
2006
2007
2008
2009
a) Método de los conos (o embudos) de depresiones regionales
Extarcción Bloque Dolores
6,00
6,50
7,00
7,50
8,00
8,50
9,00
9,50
1985
1986
1987
1988
1989
1990
1991
1992
1993
1994
1995
1996
1997
1998
1999
2000
2001
2002
2003
2004
2005
2006
2007
2008
2009
Años
Q(hm3)
Resumen:
Se analizan estos gráficos con mucho
detenimiento en un período extenso de años y a
partir de ellos se obtienen las siguientes curvas:
1. Curva de probabilidad de explotación,
caracteriza cualitativamente el grado de la
probabilidad de los recursos al final del
período seco de cada año.
2. Curva pronóstico de niveles bajo una
explotación fijada, la que permite observar si
alguna cota del nivel del agua subterránea
está por debajo de la admisible.
Determinación de los recursos disponibles:
Se estima el volumen admisible de la explotación
correspondiente al final del período seco de aquellos
años que se han caracterizado por las precipitaciones
atmosféricas mínimas.

11. 4. Caudal del escurrimiento subterráneo.
El caudal del escurrimiento subterráneo Qs, se considera como un índice y a
veces hasta la representación de los recursos disponibles por algunos
especialistas, Plotnikov, Bindeman, Castany, por ejemplo. Normalmente el
método se emplea como comprobación de la evaluación de recursos.
caudal que atraviesa
una sección transversal
recursos
disponibles
Módulo del Escurrimiento Subterráneo
Mesc = Qs / Aac
Expresado en l/s por Km2
Q1 Q2
Q3 Qi


m
i
is QQ
1
BImHKsQ 
K: Coeficiente de filtración de la sección de cálculo en m/día;
Hm: potencia media del horizonte acuífero en la sección de cálculo, m;
I: gradiente hidráulico del nivel de las aguas subterráneas en la sección del flujo;
B: longitud de la sección, m.

12. 5. Método Hidrodinámico
El método se basa en la utilización directa de las ecuaciones que se obtienen
para calcular el abatimiento en distintas situaciones, o sea, a partir de las
ecuaciones resultantes del modelo analítico del flujo de agua subterránea hacia
las diferentes estructuras de captación con las condiciones de contorno que le
correspondan. El paso de las condiciones hidrogeológicas naturales a un
modelo matemático (esquema de cálculo) puede ser ejecutado en dos etapas:
1.Esquematización: Confección del esquema de filtración.
2. Tipificación: Selección del esquema de cálculo.
Estratos
semilimitados
Límites abiertos Límites impermeables
Estratos cuadrantes
Límites impermeables
Límites abiertos
Límites mixtos
Estratos en banda
Estratos circular
Límites abiertos Límites impermeables Límites impermeables Límites mixtosLímites abiertos

13. A continuación se expone, a manera de ejemplo, el método del gran pozo,
citado por Bindeman, con ciertas modificaciones para superar determinadas
interpretaciones en su aplicación:
L
Batería lineal LR
O
 2.0
Sistema de
pozos en área
PR
O
 2.0
P
Ro
Sistema de pozos
circulares
FR
O
565.0
CASOS SENCILLOS
Recursos Disponibles. Se puede conocer de antemano el abatimiento admisible
en una zona acuífera, entonces se procede a despejar Q
en las ecuaciones anteriores para determinar los recursos.
1. Caso de flujo lineal en acuíferos limitados por un contorno circular de carga
constante:
Acuífero confinado, , Dupuit
2. Caso de flujo lineal en acuíferos limitados por un contorno circular impermeable:
acuífero confinado, , (Muskat, 1937)
PGD
PG
Ro
ln
T2
Q
s















4
3
ER
tTp2Ro
ln
T2
Q
S 2
oPGP
pG

14. 6. Método Hidráulico
Se fundamenta en predecir el abatimiento para un caudal de explotación
determinado a partir de los resultados de abatimientos obtenidos con otro
caudal o caudales bajo condiciones de casi equilibrio. O sea, se dispone de la
llamada curva característica del pozo: S/Q vs. Q, en papel aritmético.
En acuíferos confinados, según Dupuy, el abatimiento aumenta de forma proporcional
al gasto, donde:
S
Q
e
Q
e
S 
Donde:
Se: abatimiento de explotación; Qe: gasto de explotación;
S: abatimiento de aforos; Q: gasto de aforo
A diferencia del método hidrodinámico, donde se
utilizan parámetros hidrogeológicos determinados
por la esquematización de las condiciones límites,
en el método hidráulico la dependencia de los
cálculos y sus principales parámetros se
determinan de forma experimental.
S
Q
Q
a
Considerando la pérdida de carga en la columna del pozo, Dupuy propone que:
2QbQaS  Donde: a y b: parámetros empíricos determinados por aforos experimentales.
2
2
2 Qb
Q
S
a 
12
1
1
2
2
QQ
Q
S
Q
S
b



S1, S2 y Q1, Q2: abatimiento y gasto del
aforo del primero y segundo abatimiento,
con S y Q estabilizados.

15. 9. Métodos Hidrológicos
A) Interpretación de la curva de agotamiento (o recesión) de las corrientes y
manantiales:
Curva de
descenso
Caudal base
t (días)Curva de
concentración
Curva de recesión y
agotamiento
Si se dispone de observaciones, de Qt y t, a partir de un gráfico semi-logarítmico, se
puede determinar como sigue:
Entonces:
Donde: sería la pendiente de ese gráfico.
El volumen de agua almacenada en el acuífero que alimenta el caudal de agotamiento,
V, se expresa como el área bajo la curva de recesión:
se expresa en segundos.
También, , done se expresa en días y V en hm3.
El valor de V servirá como índice para el cálculo de QD, recursos disponibles
elogtQlogQtlg o 
X.434,0by 
434,0

/o
t
o
o QdteQV  


/0864,0 oQV  
t (días)
X.434,0by 

16. B) Modelos hidrológicos para estimar el almacenamiento del acuífero
(porosidad efectiva, E).
El método propuesto en: Groundwater International Training Course on Hydrology,
China, indica que se requiere información de lluvia horaria (Pi), profundidad diaria del
nivel del agua subterránea y del evento de lluvia anterior (Pi-1). Además, la capacidad
de campo, Wm, y la capacidad de infiltración de los suelos, Vp, deben estar pre
determinados.
En n eventos de aguaceros ocurren las precipitaciones P1, P2, --- Pi, --- Pn;
corresponden los incrementos del nivel del agua H1, H2, ---Hi, ---Hn y las recargas
Re1, Re2, ---Rei---, Ren.
Se asume que el cambio del nivel del agua subterránea causado por otros factores,
como por ejemplo, evapotranspiración y flujo subterráneo, pueden despreciarse debido
a la relativa corta duración del aguacero, luego E = Rei / Hi, donde Hi es la amplitud
del nivel del agua obtenido por observaciones directas.
1. Método de estimación de la recarga de infiltración, Rei.
El balance hídrico en la capa de suelo de cobertura al acuífero indica:
fi VEHETRPV 
2. Optimización de Wm, Vp y E.
Se presenta un método de optimización para determinar la capacidad de campo, la
capacidad de infiltración y la porosidad efectiva por aproximaciones sucesivas.
Se presentan dos variantes de este método:

17. 8. Métodos diversos o especiales
a) Métodos geofísicos de pozo
Los parámetros medidos con los
métodos de pozo permiten la
determinación de parámetros
hidrogeológicos como son:
porosidad, la permeabilidad, la
velocidad y dirección de flujos de las
aguas subterráneas.
PRINCIPALES MÉTODOS DE POZO Y LA INFORMACIÓN
QUE LOS MISMOS BRINDAN.

18. Continuación…

19. b) Utilización de analogías.
Comparar el acuífero no evaluado con aquel cuyo comportamiento se conoce.
c) A base de estimados de la precipitación infiltrada.
Es muy importante conocer no sólo la cantidad de precipitación anual sino
también su distribución. Se usa como punto de partida para precisar sus valores
posteriormente con otros métodos.
La esencia es encontrar una relación adecuada entre la lámina de precipitación y
la recarga natural por infiltración.
d) Estudio de las características hidráulicas de un sistema acuífero
A través de trazadores químicos introducidos en varios sumideros, dolinas
profundas, se verificó que el mayor o principal conducto que alimentan los
manantiales principales, Royal Springs, están desarrollados a lo largo de una
diaclasa, la oeste en este lugar…
No hay ningún conducto profundo que descargue hacia el manantial Royal Springs,
no obstante, el escurrimiento superficial y el drenaje de algunas dolinas poco
profundas tienen drenaje hacia ese lugar.

20. 8. Modelos Matemáticos de Simulación
Un modelo matemático de un acuífero es una
ecuación o serie de ecuaciones que simulan y
pronostican respuestas físico-químicas de dicho
sistema, sometido a perturbaciones tales como
recarga o extracción mediante pozos o la inyección
de un agente contaminante. En la actualidad, en
hidrogeología los modelos matemáticos son
ampliamente utilizados, siendo una herramienta muy
útil para lograr establecer el pronóstico del
comportamiento del sistema acuífero tanto en el
establecimiento de estrategias de explotación como
para evaluar su comportamiento por la influencia de
obras de ingeniería con las cuales tengan interacción.
La aplicación de la tecnología de la modelación
matemática de acuíferos contribuye a mejorar el
conocimiento de las disponibilidades de estos
recursos y a desarrollar políticas racionales de
administración que garanticen su desarrollo
sustentable.
Acuífe
ro
Impermea
ble
Impermea
ble
Zona no
saturada
Colectivo de Autores:
Armando O. Hernández Valdés
José B. Martínez Rodríguez
Félix Dilla Salvador
Haydée Llanusa Ruiz
Armando O. Hernández Valdés ( Editor )
I.S.P.J.A.E.
Facultad de Ingeniería Civil
Centro de Investigaciones Hidráulicas
2001
AQÜIMPE
Modelo Matemático bidimensional impermanente del
flujo lineal del agua subterránea en acuíferos

21. RESUMEN
MÉTODO APLICACIÓN Y LIMITACIONES FUNDAMENTALES
Balance hídrico de un
acuífero
Se recomienda usar en formaciones cársicas , donde P es la suma de
todos los tipos de entrada de agua al acuífero (debido a la lluvia y al agua
superficial); L son las pérdidas no medibles y no utilizables (como la ETR,
descarga de manantiales pequeños, escurrimiento, etc) y los recursos
explotables.
Se recomienda usar el balance hídrico como complemento de los otros métodos a
manera de comprobación.
Fluctuaciones del nivel de
la superficie piezométrica
 Seleccionar adecuadamente el sector donde aplicar el método para
adaptarse a la forma elíptica de la curva de depresión (sector cercano a las
divisorias del acuífero).
 En el sector seleccionado no aparecen directamente gastos de extracción.
 La porosidad efectiva está referida a la zona de variación de los niveles, .
 Los recursos varían de año en año y es necesario hacer un análisis
estadístico de una serie larga para definir el valor medio.
Rendimiento de obras de
captación
 Según algunos autores es el único modo posible de evaluación de los recursos
de agua subterránea en zonas carsificadas con la selección sucesiva de los
gastos de explotación.
Caudal de escurrimiento
subterráneo
 Su uso es efectivo en zonas con un grado de conocimiento elevado de las
condiciones hidrogeológícas.
Método Hidrodinámico  Permite evaluar los recursos explotables del acuífero sin un nivel de
conocimiento detallado de sus propiedades en toda su extención.
Método Hidráulico  Constituye el método mas racional de evaluación de los recursos de
explotación en condiciones hidrogeológicas complejas.
LEP 
E

22. MÉTODO APLICACIÓN Y LIMITACIONES FUNDAMENTALES
Métodos Hidrológicos  Efectivo en acuíferos pequeños y en investigaciones detalladas especiales.
Métodos diversos o
especiales
 Se necesita contar con la tecnología apropiada, pero ofrece resultados
confiables en lugares donde no es posible la utilización de otros métodos.
Modelos Matemáticos de
Simulación
 Los acuíferos constituyen uno de los sistemas más complejos sobre los que
el hombre tiene que actuar sistemáticamente con el objetivo de obtener el
principal recurso natural para la vida, que es el agua. La complejidad de este
sistema ha obligado a desarrollar técnicas que permitan su operación global,
constituyendo la modelación en la actualidad, la técnica capaz de lograrlo de
una forma eficiente
RESUMEN… continuación

23. BIBLIOGRAFÍA
1. Pérez Franco /1985. Revista Ingeniería Hidráulica. Vol. VI. No.1. C. de la
Habana. Consideraciones sobre los conceptos de reserva y recursos de agua
subterránea.
2. Pérez Franco /1985. Revista Ingeniería Hidráulica. Vol. No. 3. C. de la Habana.
Métodos de determinación de recursos de agua subterránea y su aplicación en
Cuba.