primera unidad_conceptos de hidrogeologia

IVONNE SALAS ROJASINGENIERO CIVIL INDUSTRIAL EN MINAS (UA)

DOCTORADO EN CIENCIAS , MENCIÓN GEOLOGIA- HIDROGEOLOGIA (UCN).

CURSO 2013

TEMARIOUNIDAD I: CONCEPTOS BÁSICOS DE HIDROGEOLOGÍA.HIDROGEOLOGÍA DE LA CUENCA SEDIMENTARIAS.HIDROGEOLOGÍA DE ROCAS ÍGNEAS Y METAMÓRFICAS.HIDROGEOLOGÍA DE ROCAS VOLCÁNICAS.EJERCICIOS.

UNIDAD II: HIDRÁULICA DE CAPTACIONES.EJERCICIOS.

UNIDAD III: MODELAMIENTO HIDROGEOLOGICO.

REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICASLIBRO: HIDROLOGÍA SUBTERRÁNEA AUTORES: EMILIO CUSTODIO/ MANUEL RAMÓN

LLAMASTOMO I

LIBRO: FUNDAMENTOS DE HIDROGEOLOGÍA AUTORES: PEDRO MARTINEZ ALFARO, PEDRO

MATINEZNSANTOS, SILVINO CASTAÑO CASTAÑO

REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICASLIBRO: HIDROGEOLOGÍA

CONCEPTOS BÁSICOS DE HIDROLOGÍA SUBTERRÁNEA

AUTORES: ROSER ESCUDER, JOSEP FRAILE, SALVADOR JORDANA, FIDEL RIBERA, XAVIER SÁNCHEZ – VILA, ENRIC VÁZQUEZ-SUÑÉ.

LIBRO: APPLIED GROUNDWATER MODELINGAUTORES: MARY P. ANDERSON / WILLIAM

W.WOESSNER

¿QUE ES LA HIDROLOGIA?

¿QUE ES LA HIDROGEOLOGIA?

El ciclo hidrológicoLa hidrosfera, en sentido amplio está constituida por agua en los tres estados (sólido, liquido y gaseoso) y está presente en la capa atmosférica (vapor de agua, nubes) y en la corteza terrestre (ríos, lagos, acuíferos).El movimiento o cambios de estado vienen impulsado por dos causas:- Por energía térmica, que está generada por las radiaciones solares y que es el desencadenante de los cambios de estado del líquido (líquido a gaseoso, sólido a gaseoso o líquido).- Por gravedad, que supone el desplazamiento desde las cotas altas a las cotas bajas de las masas de agua.

El ciclo hidrológico

Fases del ciclo hidrológicoEvaporación: es un fenómeno de la naturaleza que

ocurre cuando la radiación solar hace subir el agua en forma de vapor o humedad desde el mar hasta la atmosfera. Aunque la mayor cantidad de evaporación sale del mar, también se da en toda la superficie de la tierra donde hay agua estancada, por ejemplo, los lagos, lagunas, ríos y embalses. Toda el agua que es evaporada y llevada hacia arriba en forma de humedad se aglomera y forma las nubes.

Fases del ciclo hidrológico

Evapotranspiración: es un fenómeno que explica la evaporación del agua contenida en las plantas de la tierra. Se inicia cuando las raíces de la planta absorbe el agua del suelo, luego la transportan por el tronco hasta llegar por las ramas a las hojas, donde se evapora hacia la atmosfera.

Fases del ciclo hidrológico

Precipitación: es la caída del agua desde la atmosfera hacia la superficie de la tierra. Este fenómeno se inicia cuando se dan ciertas condiciones de temperatura en la atmosfera (básicamente enfriamiento), entonces, la humedad contenida en la nubes se condensa, se forman las gotas y por gravedad se precipitan hacia la tierra en forma de lluvia o granizo, la cual puede caer sobre el océano o sobre la tierra.

Fases del ciclo hidrológico

Retención: es el fenómeno que se da cuando parte del agua que viene de la atmosfera en forma de lluvia no llega a la superficie de la tierra, sino que es interceptada por la vegetación, edificios u otro objetos, y vuelve a evaporarse.

Fases del ciclo hidrológicoInfiltración: se le llama así al paso del agua que

cae de las lluvias y penetra entre la superficie y las capas del suelo, a través de los poros y aberturas que se encuentran entre las rocas del suelo. El agua que se infiltra en el suelo se denomina agua superficial. El agua que se infiltra puede seguir tres caminos: puede ser devuelta a la superficie y evaporada hacia la atmósfera , puede ser absorbida por las raíces de las plantas y regresada por la evapotranspiración y por ultimo puede infiltrarse profundamente en el suelo, formando corrientes subterráneas.

Fases del ciclo hidrológico

Corriente subterránea: son las aguas que se han infiltrado en el suelo que en algunos casos fluyen subterráneamente y se unen a ríos o lagos, y en otros casos, contribuyen a mantener los mantos de aguas subterráneas llamados “mantos acuíferos”.

Fases del ciclo hidrológico

Escorrentía superficial: es el movimiento del aguas de lluvia que llega a la superficie de la tierra, y se concentra en pequeños recorridos de agua, que luego forman arroyos o riachuelos o posteriormente desembocan en los ríos que se dirigen hacia un lago o al mar.

Una parte del agua que circula sobre la superficie se evaporará y otra se infiltrará en el terreno.

Definiciones de:

Acuífero: formación geológica que permite el almacenamiento y la transmisión de agua por poros o por grietas, proporcionando cantidades apreciables de agua para su explotación de una manera fácil y económica.Ejemplos: arena, gravas. También granito u otra roca compacta con una fracturación importante.

Acuífugo: formación geológica absolutamente impermeable que no almacena agua ni la transmite.Ejemplo: granito o esquisto inalterado y no fracturados.

Definiciones

Acuitardo: formación geológica de baja permeabilidad que almacena agua y la transmite muy lentamente. No es posible su explotación directa pero puede recargar, en la vertical, a otros acuíferos.Ejemplo: arenas arcillosas, areniscas, rocas compactas con alteración y/o fracturamiento.

Acuicludo: formación geológica que almacena agua pero no la transmite. Lo que hace que no sea posible su explotación. Ejemplo: limos, arcillas

Clasificación de los Acuíferos(Tipos de acuíferos)

Acuífero LibreSe denomina acuíferos libres aquellos que su limite superior (la superficie freática) está a presión atmosférica.

En estos acuíferos existe una zona impermeable que sirve de base a una zona permeable saturada de agua. Más arriba, existe una franja permeable.

Si extraemos agua, descenderá la superficie freática igual que desciende el nivel cuando extraemos agua de una piscina.

Acuífero Confinado

Su limite superior se encuentra a presión superior a la atmosférica: es una capa impermeable; si extraemos agua de él, ningún poro se vacía.

Acuífero Semiconfinado

En los acuíferos semiconfinados, una de las rocas encajantes no es totalmente impermeable y permite cierta transmisión de agua través de ella.

Acuífero libre y acuífero confinado

La superficie virtual formada por los puntos que alcanzaría el agua si se hicieran infinitas perforaciones en el acuífero, se denomina SUPERFICIE PIEZOMÉTRICA, y en un punto concreto, en un pozo, se habla de NIVEL PIEZOMÉTRICO (en griego: piezo = presión).

El nivel freático corresponde (en un acuífero libre) al lugar en el que se encuentra el agua subterránea.

Balance Hídrico

P = Er + R + E superficial + E subterránea

Donde:

P = precipitaciónEr = evapotranspiraciónR = recarga se infiltraE superficial = escorrentía superficialE subterránea = escorrentía subterránea

EvaporaciónLa evaporación es el resultado del proceso físico, por el cual el agua cambia

de estado liquido a gaseoso, retornando, directamente, a la atmosfera en

forma de vapor.

La evaporación es una cambio de estado y precisa una fuente de energía que

proporcione a las moléculas de agua, la suficiente para efectuarlo. De forma

directa o indirecta, esta energía procede e las radiaciones.

Factores que afecten a la evaporación

La radiación solarLa tensión de vapor (T°)

EvaporaciónA continuación se citan instrumentos para medida de la evaporación:La evaporación de superficie de agua libre, se mide con los atmómetros o

evaporímetros.Son de 4 tipos:

Estanque de evaporación Evaporímetros de balanza Porcelana porosa Superficies de papel húmedo

Estanque Clase A: corresponde a un depósito cilíndrico de acero inoxidable con un diámetro de 120 cm y 25,4 cm de altura, instalado sobre un enrejado de maderas de 15 cm de altura.

Evaporímetro de balanza: corresponde a un depósito de 250 cm2 de Sección y 35 mm de profundidad, lleno de agua e instalado sobre una balanza. Se puede utilizar como evaporígrafo.

EvaporaciónLas porcelana porosas: presentan al aire una

esfera o un disco de porcelana porosa, en contacto con un depósito de agua que las alimenta ayudando por la presión atmosférica. En la practica se utilizan, fundamentalmente, como aparatos de investigación y se han empleados en estudios de transpiración.

Las superficies de papel húmedo: el modelo mas usado, que se basa en la idea de humedecer permanentemente un papel expuesto al aire, es el evaporímetro Piché.

ESTANQUE CLASE A

EvapotranspiraciónEvapotranspiración: resultado del proceso por el cual pasa de estado líquido

gaseoso, directamente o a través de las plantas.

Todos los factores que influyen en la evaporación y transpiración influirán por

consiguiente en la evapotranspiración.  Unidades: mm (la más usual)

Métodos para el cálculo de la evapotranspiración:

Medidas directas Evapotranspirómetros Lisímetros Parcelas experimentales (cientos de m2) Cuencas experimentales (5-10 km2) Perfiles de humedad del suelo

Métodos empíricos Formula de Thornthwaite Formula de Turc

Método de ThornthwaiteUtiliza como variable primaria para el cálculo de evapotranspiración potencial

Media mensual de las temperaturas diarias del aire. Con ella calcula un índice

de calor mensual i según la formula

i = (t/5)1.514 (1)

y halla el valor del índice de calor anual I sumando los doce índices mensuales

del año

I = i (2)

Para meses teóricos de 30 días, con 12 horas diarias de sol, formula la

siguiente expresión:

= 16(10t/I)a (3)

Donde:  = evapotranspiración potencial media en mm/díat = temperatura media diaria del mes en ºCI = índice de calor anualA = 675*10-9*I3 – 771*10-7*I2+1792*10-5*I + 0.49239 Finalmente tiene en cuanta la duración real del mes y el número máximo de horas de sol, según la latitud del lugar y llega a la expresión:

ETP = K* 

Donde:

ETP = evapotranspiración potencial en mm por mesK = (N/12) * (d/30)N = número máximo de horas de sol según la latitud (Tabla 6.3, Custodio y Llamas, 1983)d = número de días del mes = valor obtenido con la formula (3) Los valores de i están tabulados en la Tabla 6.12 (Custodio y Llamas, 1983) y los valores de en función de I y t, según la formula (3) en la Tabla 6.13 (Custodio y Llamas, 1983).

Grado de saturación

El grado de saturación de agua en un terreno, depende de la cantidad de agua que se encuentra en los espacios vacios del terreno. Esto nos lleva a considerar dos ámbitos: la zona saturada y la zona no saturada.Grado de saturación:

Siendo Vp = volumen de poros y Va = volumen de agua en los poros

Se define el medio saturado como aquellas zonas del terreno en las que los poros están íntegramente ocupados por agua (S=1).

p

aV

VS

Ley de Darcy

Esta es la ley básica de la hidrología subterránea y nos indica que la velocidad de Darcy es proporcional al gradiente. Al coeficiente de proporcionalidad se le llama permeabilidad del terreno y, en el caso mas general, tiene carácter vectorial.

Ley de Darcy

 v = k * i = Q/A

donde:

v = velocidad de Darcy o descarga específica (m/día)i = gradiente hidráulicok = permeabilidad o conductividad hidráulica (m/día)Q = caudal del flujo (m3/s)A = sección transversal y perpendicular al flujo (m2)

  La Ley de Darcy es una ley macroscópica que representa el comportamiento de un número elevado de poros. No representa en modo alguno el comportamiento del agua que circula por un poro.

La Ley de Darcy es valida solo para flujo laminar y no turbulento.

Flujo Laminar

Se llama flujo laminar o corriente laminar, al movimiento de un fluido cuando éste es ordenado, estratificado, suave. En un flujo laminar el fluido se mueve en láminas paralelas sin entremezclarse y cada partículas de fluido sigue una trayectoria suave, llamada línea de corriente.

Flujo Turbulento

Se llama flujo turbulento o corriente turbulenta al movimiento de un fluido que se da en forma caótica, en que las partículas se mueven desordenadamente y las trayectorias de las partículas se encuentran formando pequeños remolinos aperiódicos, (no coordinados).

GRANULOMETRIA

GRANULOMETRIA: Determina la distribución de las partículas por tamaño de una muestra de suelo.

FRACCION GRUESA FRACCION INTERMEDIA FRACCION FINA

PROCEDIMIENTO=> ANALISIS GRANULOMETRICO => CURVA GRANULOMETRICA

=> Fracción mayor a 0,075 mm (Tamiz #200)=> Análisis por vía seca

=> Tamizado=> Fracción menor a 0,075 mm (Tamiz #200)

=> Análisis por vía húmeda=> Método del Hidrómetro

GRANULOMETRIA

TAMIZADO

SERIE DE TAMICESTAMIZADOTAMIZADO

Movimiento del agua en el terreno

En un terreno con poros interconectados, el agua podrá circular a través de los mismos. No obstante, dado el carácter heterogéneo y extraordinariamente intrincado de los intersticios que constituyen la porosidad al terreno, las trayectorias de las moléculas de agua serán igualmente complicadas y tortuosas, con constantes cambios de dirección y de velocidad.

La velocidad de Darcy es aquella velocidad tal que multiplicadapor la sección de paso produce el caudal, aunque se trate de una velocidad imaginaria que no corresponde a ningún promediodel movimiento real del agua en el terreno.

Número de Reynold

Re = (V*d*)/ Donde:V = velocidad del flujod = tamaño medio de las partículas (cm) = densidad del flujo (g/cm3) = viscosidad dinámica 

La ley de Darcy es valida para números de Reynolds comprendidos entre 1 y 10. Para valores mayores a 60 el flujo es completamente turbulento.

Parámetros hidrológicos fundamentales

Porosidad Total

La porosidad es la capacidad de un material de absorber líquido o gases.

Viene expresada por la relación entre el volumen de su parte vacía u ocupada por aire y/o agua y su volumen total.

Si se considera un cierto volumen de una muestra de una roca o suelo cualesquiera se puede distinguir:a)Volumen de la parte solida (Vs)b)Volumen de huecos (Vv)c)Volumen total (Vt= Vv + Vs)

Porosidad Total

En este supuesto la Porosidad sería:

m = Volumen de huecos/volumen total

Puede expresarse en % o en tanto por 1

Porosidad

En la porosidad influyen varios factores, entre los que distinguiremos los siguientes:a)Forma de los granos que determinan la forma y dimensiones de los poros.b)Disposición de los granos, con relación a la cual pueden citarse las agrupaciones de un mismo tamaño de grano .c)Tamaño del grano.

Porosidad

Hay cuatro tipos principales de espacios vacíos, o poros,

en una roca y/o sedimento:

(i) espacios entre granos minerales,

(ii) fracturas,

(iii) cavidades por disolución y/o

(iv) vesículas.

Porosidad Eficaz y retención específica

Sin embargo, de las reservas en agua del suelo sólo es recuperable mediante captaciones, que es una parte de la porosidad total.

El agua de retención viene expresada por la capacidad de retención especifica del terreno (ms )definida por la relación: ms = Vs/Vt * 100Siendo Vs el volumen del agua retenido por la roca inicialmente saturada una vez evacuada el agua gravífica.

El volumen de agua contenido en una roca, liberada por la acción de la gravedad y que se denomina Ve (volumen de agua libre) está determinado por la porosidad eficaz me, es decir:

Porosidad Eficaz y retención específica

me= Ve/Vt *100

Por lo tanto, la capacidad de retención especifica, es igual a la diferencia entre la porosidad mt y la porosidad eficaz me, es decir:

mt= me + ms

Porosidad eficaz (me)

En hidrogeología lo que en realidad interesa son los poros interconectados y a veces los semicerrados. Así nace el concepto de porosidad eficaz Ve = volumen de poros interconectados Vp Porosidad eficaz = me = Ve/V No obstante el concepto de porosidad eficaz es relativo y depende del tiempo.

Ejemplo: arcilla es igual a cero, pero a largo plazo es de hasta 25%. 

PermeabilidadEn 1856, el ingeniero francés Henry Darcy, descubrió la ley que regula el movimiento de las aguas subterráneas midiendo el caudal Q en función de la permeabilidad de los materiales estudiados:

Q = k * A (h/l)

Siendo k el coeficiente de permeabilidad, A = área de la sección, a través de la cual se produce el flujo del agua, h la diferencia de carga entre la entrada y la salida de la vasija y l el recorrido que debe realizar el agua.

Transmisividad

La ley de Darcy ha sido expresada como Q=k*A*i ahora bien si la sección A igual a la del acuífero tiene una longitud L y una altura b, tendremos:

A=b*L

Y la ley de Darcy se puede escribir como:

Q=k*b*L*i

Transmisividad

El concepto de transmisividad fue introducido por Theis en 1935, y se define como el caudal que se filtra a través de una franja vertical de terreno, de ancho y de altura igual a la del manto permeable saturado bajo un gradiente a una temperatura fija determinada.

Sus dimensiones son las de una velocidad por una longitud, es decir:

(T) = [L ]2 * [T]-1

Expresándose en consecuencia en m2/día o cm2/seg

Coeficiente de almacenamiento, S

Se define como el volumen de agua que puede ser liberado de un acuífero de sección igual a la unidad y altura igual a la del acuífero saturado si se produce un descenso del nivel piezométricos o de carga hidráulica.

En acuíferos libres el coeficiente de almacenamiento coincide con la porosidad eficaz y su valor puede oscilar entre 0,01 y 0,4 siendo el intervalo más frecuente entre 0,1 a 0,3.

En acuíferos cautivos y semiconfinados el coeficiente de almacenamiento es de varios ordenes de magnitud inferior al de la porosidad eficaz, en general entre 10-5 y 10-3.

Recarga y descarga natural

Recarga natural es el volumen de agua que entra en un embalse durante un periodo de tiempo, a causa de la infiltración de las precipitaciones o de un curso de agua.

Descarga natural es el volumen de agua que en un periodo de tiempo sale del embalse subterráneo a través de los manantiales terrestres y también por evapotranspiración, si la zona saturada queda próxima a la superficie en amplias áreas.

La descarga es equivalente a la escorrentía subterránea cuando los manantiales y la descarga por evapotranspiración son inexistentes o muy pequeños.

Recarga

En términos generales se denomina recarga al proceso por el que se incorpora agua procedente del exterior al contorno que lo limita. Son varias las procedencias de esa recarga, desde la infiltración de la lluvia (la más importante en general) y de las aguas superficiales (importante en climas poco lluviosos), hasta la transferencia de agua desde otro acuífero o acuitardo.

Se llama recarga tanto al volumen de agua que penetra en un cierto intervalo de tiempo como al flujo unitario (tasa de recarga), en volumen por unidad de tiempo (L3T-1), la que también es frecuente darla como volumen por unidad de superficie y unidad de tiempo, o altura por unidad de tiempo (LT-1)

Gradiente hidráulico

El gradiente hidráulico (i) se define como la pérdida de energía experimentada por unidad de longitud recorrida por el agua; es decir, representa la pérdida o cambio de potencial hidráulico por unidad de longitud, medida en el sentido del flujo de agua.

Donde:i: Gradiente hidráulico (adimensional).h : Diferencia de potencial entre dos puntos

del acuífero (ht1-ht2).l: Distancia en la dirección del flujo entre estos

dos puntos.

i = h / l

Flujos en Paralelo y en SerieSe define por flujo en paralelo, el flujo que pasa paralelamente por varias capas paralelas o estratificadas de materiales de distintas permeabilidades. En esta situación, la permeabilidad global es paralela a la estratificación y a la dirección del flujo.

Cada nivel de permeabilidad ki y de espesor bi sufre la misma pérdida de carga .h, la cantidad total de agua que circula por toda la sección es la suma de la que circula por cada capa. Así el caudal que circula por la capa 1 sería:

Para la capa n:

Luego el caudal total que pasa por el conjunto sería:

L

hkbq

*1*11

L

hknbnqn

**

knbnL

hq **

Se define por flujo en serie, al flujo que pasa perpendicularmente por capas estratificadas de materiales de distintas permeabilidad, según una sección de paso S.

En este caso, el caudal es único y para cada tramo de sección vertical S, tenemos un caudal, es decir, tenemos que:

Tal que:

Li

hikiSqi

**

hih LiL

Clasificación de los sedimentos La distribución de tamaños de un sedimento

puede ser graficada en un papel semilogarítmico. El porcentaje de material bajo un tamaño definido se grafica en el eje vertical aritmético, mientras que el tamaño del grano se grafica en el eje horizontal logarítmico.

METODOS DIRECTOS PARA CALCULAR K (“SLUG” TESTS)

Homogeneidad, heterogeneidad, isotropía y anisotropía Un medio se llama homogéneo cuando sus propiedades son constantes en cualquier lugar del mismo. Si estas propiedades varían de un lugar a otro se llama heterogéneo. Estrictamente todo medio poroso es heterogéneo, no obstante, a efectos prácticos macroscópicamente puede considerarse homogéneo.

Un medio se llama isótropo cuando sus propiedades hidráulicas, especialmente la permeabilidad, no dependen de la orientación. Si las propiedades hidráulicas varan según la orientación entonces el medio es anisótropo. La anisotropía es una propiedad común en los terrenos sedimentarios debido a su propia génesis.

Infiltración

Se entiende por Infiltración el volumen de agua que procede de las precipitaciones (a veces también de los ríos o de la recarga artificial), en un determinado tiempo, atraviesa la superficie del terreno y ocupa total o parcialmente los poros del suelo o del as formaciones geológicas subyacentes.

No toda al infiltración alcanza la zona saturada (agua subterránea),`pues en mayor o menor proporción, una parte queda en la zona superior y vuelva a la atmósfera por los fenómenos de evapotranspiración.

Superficies piezométricas

Una superficie piezométrica es el lugar geométrico de los puntos con la misma altura piezométrica para cada una de las porciones de un acuífero, referidas a una determinada profundidad.Las superficies piezométricas se representan mediante curvas llamadas isopiezas, que son líneas de igual altura piezométricas; y que se asocian también a líneas equipotenciales. A partir de las líneas equipotenciales, se trazan las líneas de flujo o líneas de corriente y que deben ser normales a las isopiezas.

Comprensión del flujo subterráneo

Trazado de isopiezasPara trazar las isopiezas, hay que tener en cuenta las condiciones del límite o borde, es decir, si el borde es impermeable o permeable. Borde impermeable:Un borde impermeable se considera como una línea de flujo. No existe flujo a su través y las líneas equipotenciales son perpendiculares.

Borde permeable:Un borde permeable se considera como un potencial hidráulico constante; se representa mediante una isopieza y las líneas de flujo se disponen

Construcción de isopiezas

Supongamos que tenemos los puntos de medida dispuestos como sigue, donde la letra es el nombre del punto y el numero indica el nivel piezométrico:

A continuación unimos los puntos mediante líneas rectas, y trazamos también

Hidrograma El Hidrograma es la representación gráfica de la

evolución temporal del caudal circulando por una sección transversal del río.

El área bajo la curva, que es la integral del caudal en el tiempo, representa el volumen de agua que ha circulado por la sección de control durante el intervalo temporal de representación.

El Hidrograma se define como la representación del caudal en la salida de una cuenca

Flujo en Medio No SaturadoSe entiende por medio no saturado aquel en

el cual no todos los poros están totalmente llenos de agua.

En un acuífero, la zona no saturada se extiende desde la superficie del terreno hasta la profundidad del nivel freático, a partir del cual el terreno esta saturado y todos los poros están llenos de agua.

Propiedades del sueloNo Saturado

En la zona no saturada coexisten 3 fases: agua, aire y sólido. La fase solida es considera inmóvil, la fase liquida se encuentra en forma de película alrededor de los granos y forma meniscos entre granos.

La fase gaseosa puede estar en forma de burbuja o tubos.

El agua de drenaje es la que está entre la saturación total y la saturación.

La importancia relativa relativa de cada uno de estos parámetros, tal como sucedía con la porosidad total, depende del tipo de suelo y principalmente de la granulometría.

Hidrogeología de las cuencas Sedimentaria

El concepto hidrogeológico de cuencas sedimentarias incluye a todas aquellas formaciones geológicas de origen detrítico o carbonatado, aunque puede también ocasionalmente incluirse cuerpos vulcano sedimentarios, que hayan sido afectados por un proceso de litificación, consolidación o enfriamiento

Hidrogeología de las cuencas Sedimentaria

Dentro de las cuencas sedimentarias pueden distinguirse aquellas que son funcionales o activas, en las que actualmente se sigue registrando la subsidencia o compactación del sedimento, de aquellas denominadas pasivas, no funcionales o emergidas, donde en muchas zonas de la tierra se concentra gran parte de la actividad humana, lo que las hace especialmente interesantes, dado que pueden presentar gran potencialidad en cuanto a cantidad y calidad del recurso hídrico.

Hidrogeología de las cuencas Sedimentaria

Aspectos geológicos e hidrogeológicos generalesEl principal principio que regula la formación de las

cuencas es la denominada Isostasia (Kein, 1991) y el concepto de profundidad de compensación isostática. Este principio regula las relaciones de densidad entre las diferentes partes de la litosfera y entre está y la astenosfera, considerando también sus zonas de contacto, fracturas.

La profundidad de compensación se define como aquella cota del interior de la tierra donde se equilibran por densidad las diferentes masas corticales.

Hidrogeología de las cuencas Sedimentaria

Así una columna o sección de corteza litosférica de origen continental, compuesta por término medio por materiales menos densos que una sección de litosfera oceánica, tenderá a tener más grosor para una misma profundidad de compensación isostática y, por tanto, a emerger topográficamente.

Sin embargo existen otros procesos que condicionan igualmente el desarrollo de las cuencas sedimentaria, como la existencia de esfuerzos verticales y horizontales de magnitud variable o los fenómenos que implican reorganización de las masas litosféricas por procesos de transporte de calor.

Hidrogeología de las cuencas Sedimentaria

El segundo concepto que regula la formación de las cuencas sedimentarias es el de la Subsidencia. Entendemos por subsidencia la depresión o hundimiento en una zona de la tierra provocado por causas naturales a una escala espacial muy diversa.

Por ultimo también puede hablarse de procesos de subsidencia relacionados con esfuerzos tectónicos entre las diferentes placas litosféricas o en una misma placa, así como la variación de dichos esfuerzos con el tiempo.

Hidrogeología de las cuencas Sedimentaria

Sedimentología y estratigrafía de las cuencas sedimentarias

Una vez creadas las condiciones por la generación del “vaso” de la cuenca sedimentaria el relleno de ésta está controlado por procesos “endógenos” de carácter fundamentalmente tectónicos y por procesos “exógenos”, controlados básicamente por motor estelar que representa el sol y su papel en el control del clima en la tierra.

Hidrogeología de las cuencas Sedimentaria

Explotación de agua en acuíferos de cuencas sedimentarias

La explotación de agua subterránea en estos medios ha estado históricamente limitada por la capacidad técnica de perforar con precisión y éxito en profundidades que pueden superar con facilidad el kilómetro. En la actualidad, la limitación técnica ha dejado de ser un problema por otras dificultades mucho más relacionadas con el coste de la perforación o elevación de aguas hasta su cota de aprovechamiento, o por la relativamente baja calidad natural del agua que pueda encontrarse.

Hidrogeología de rocas Ígneas y Metamórficas

Las rocas intrusivas y metamórficas han sido tradicionalmente consideradas, especialmente las segundas como medios hidrogeológicamente poco favorables, de baja conductividad hidráulica, donde la posibilidad de obtener un elevado volumen de recursos hídricos subterráneos es prácticamente nula y donde las captaciones muy raramente superan la decena de litros por segundo.

Hidrogeología de rocas Ígneas y Metamórficas

La litología especifica de las diferentes rocas ígneas o metamórficas (granitos, gneises, cuarcitas, esquistos, filitas, pizarras, etc.) no es el principal factor claramente condicionante a la hora de evaluar los recursos hidráulicos de las mismas. Ellos es debido a que no existen diferencias significativas en su grado de consolidación, todas ellas, desde el punto de vista hidrogeológico son rocas “duras”, es decir, muy compactadas y de reducida capacidad de almacenamiento, y todas ellas muestran una muy baja porosidad.

La porosidad en sus diferentes formas, es la propiedad que controla su capacidad acuífera.

Hidrogeología de rocas Ígneas y Metamórficas

Alteración superficial o meteorizaciónEn las formaciones ígneas o metamórficas, el

agua subterránea circula preferentemente por las capas de alteración mas superficial, representado estas formaciones en muchos casos también la zona de recarga o depósitos superficial de otros niveles acuíferos más profundos, circulando en este caso el agua a partir de las zonas de discontinuidad del macizo rocoso.

Hidrogeología de rocas Igneas y Metamórficas

Los procesos de alteración superficial incluyen los mecanismos de : desintegración o desagregación física (dilataciones, congelación del agua en las grietas, acción de las plantas), la descomposición química de los minerales originales de la roca (disolución, oxidación), con la formación de nuevos minerales secundarios y la degradación biológica de la flora y la fauna.

Este tipo de procesos permiten aumentar la porosidad original de la roca en más de una magnitud.

Hidrogeología de rocas Igneas y Metamórficas

La alteración superficial depende de:La superficie relativa de la roca y su modificación mecánica.La solubilidad relativa de la roca original y de sus productos de

alteración.El relieve y la topografía del terreno.La conductividad hidráulica original de la masa rocosa.La temperatura de la roca y sus variaciones diarias o estacionales.La composición química y la cantidad del agua de infiltración.La distribución de la cantidades disponibles de oxigeno, CO2,

nitrógeno y otros gases.La naturaleza y abundancia de la actividad metabólica en el

sistema de fracturas y en el suelo.

Hidrogeología de rocas Volcánicas

Todas aquellas formaciones geológicas que se han originado por la solidificación de un magma en un punto cercano a la superficie de la tierra, o que son el producto de l expulsión violenta de magma y gas hacia la atmosfera, y que, al depositarse en el terreno moldean, de forma individualizada o conjunta con los sedimentos preexistentes cuerpos vulcano sedimentarios, que pueden llegar a constituir una parte significativa del conjunto de las formaciones presentes en una cuenca geológica.