HIDROLOGÍA. 1. Hidrogeología. Concepto de Hidrología. Desarrollo de la Hidrología. División de la Hidrología. Vinculación con otras ciencias.

Transcripción

1 Ingeniería Geológica 1-6 CÓDIGO: B051/99/7516 CURSO Carga docente: 10,5 créditos totales (6 créditos teóricos y 4,5 créditos prácticos) Curso: 4º, Troncal Año completo, grupo: 1 Departamento: Ciencias de la Tierra y del Medio Ambiente Profesor: Dr. José Miguel Andreu Rodes OBJETIVOS Introducir al alumno en los conceptos hidrológicos. Establecer los componentes del ciclo hidrológico. Conocer el comportamiento del agua en el medio superficial y subterráneo. Describir los principales métodos de captación y explotación de las aguas subterráneas. Introducir el concepto de calidad del agua. Determinar las posibles causas de deterioro y contaminación del agua.. Analizar las posibles actuaciones sobre el recurso hídrico para su mejor optimización. PROGRAMA DE TEORÍA 1. Hidrogeología. Concepto de Hidrología. Desarrollo de la Hidrología. División de la Hidrología. Vinculación con otras ciencias. 2. El Ciclo Hidrológico. El agua en la naturaleza. Componentes del ciclo hidrológico. Balance hidrológico. UNIDAD TEMÁTICA I. HIDROMETEOROLOGÍA 3. El agua en la atmósfera. La atmósfera: estructura y composición. La radicación solar y terrestre. Medida de la radiación. La temperatura. Presión atmosférica. La humedad en la atmósfera. La circulación atmosférica. Ecuaciones generales del movimiento atmosférico Perturbaciones atmosféricas. Viento. Climas. Estabilidad e inestabilidad atmosférica. Condensación: formación y clasificación de nubes. 4. Precipitación. Definición y clasificación de la precipitación. Origen de las precipitaciones. Variabilidad de la pluviometría. Lluvia artificial. Medida de la precipitación. Elección de la red de estaciones óptima y toma de datos. Análisis de datos pluviométricos. Cálculo de la precipitación caída en un área: media aritmética, isoyetas, Thiessen, dos ejes 5. Análisis de los aguaceros. Estimación de aguaceros desfavorables: Hidrología estadística. Período de retorno. Funciones de distribución utilizadas en Hidrología. Cálculo de los valores máximos. Pruebas de ajuste estadístico. Precipitación máxima probable. Intensidad de lluvia. Curvas de intensidad-duración de una lluvia. Curvas de intensidad-duración frecuencia. Métodos para la obtención de intensidades medias máximas.

2 Ingeniería Geológica Evaporación, transpiración y evapotranspiración. Concepto de evaporación. Factores que intervienen en el proceso de evaporación. Métodos para determinar la evaporación: directos, empíricos, analíticos. Protección contra la evaporación. Concepto de transpiración. Factores que afectan la transpiración. Medida de la transpiración. La evapotranspiración: potencial (ETP) y real (ETR). Métodos de cálculo de la ETP. Métodos de cálculo de la ETR. UNIDAD TEMÁTICA II. SUPERFICIAL 7. Cuenca hidrológica. Definición de cuenca hidrológica. Características físicas de una cuenca vertiente. Parámetros físicos relacionados con la red de drenaje. 8. Escorrentía superficial. Concepto y tipos de escorrentía. Concepto de lluvia neta y punto de encharcamiento. Factores que controlan la escorrentía. Cinemática de la escorrentía. Cálculo de la escorrentía superficial: métodos de Munteau y Número de Curva. Tiempo de circulación de la escorrentía en la cuenca. 9. Aforos. Aforos por medida de velocidad. Aforo por medida del nivel de agua. Aforos en una sección de control. Aforos con trazadores. Aforos de materia sólida. Degradación específica. 10. El hidrograma. Definición y componentes del hidrograma. Descomposición del hidrograma. Hidrograma unitario y sus principios. Deducción de hidrogramas unitarios. Hidrogramas sintéticos: triangular, SCS y Snyder. Hidrograma en S. 11. Avenidas y sequías. Definición y causas de las avenidas. Determinación de los caudales máximos y génesis de hidrogramas: métodos directos, estadísticos, empíricos e hidrológicos. Laminación de avenidas: métodos de Muskingum. Control de las avenidas. Concepto y tipos de sequía. Causas de la sequía. Métodos de análisis de las sequías. Actuaciones frente a las sequías. 12. Infiltración. Definición. Factores que afectan la infiltración. Medida de la infiltración: métodos experimentales, métodos indirectos, otras metodologías particulares. Modelos de infiltración. El agua en el suelo. Tipos de agua en el suelo. 13. Modelos Hidrológicos. Definición y tipos de modelos hidrológicos. Utilización de un modelo matemático. La medida del error. Etapas en la realización de un modelo. Modelos determinístas: de simulación continua y de simulación de sucesos. Aplicación de los sistemas de información geográfica en Hidrología. 14. Calidad de aguas superficiales. Concepto de calidad del agua. Parámetros de control. Aspectos normativos. Redes de control. Concepto de contaminación. Contaminación de ríos. Contaminación de masas de agua.

3 UNIDAD TEMÁTICA III. SUBTERRÁNEA Ingeniería Geológica El medio subterráneo: acuíferos. Comportamiento hidrogeológico de las formaciones geológicas. Concepto de acuífero. Zonación de un acuífero. Tipos de acuíferos. Manantiales. Recursos y reservas: concepto, tipos y evaluación. 16. Movimiento del agua subterránea I. Porosidad: definición y tipos. Determinación de la porosidad. Ley de Darcy. Concepto de carga hidráulica. Definición de nivel piezométrico. Permeabilidad. Homogeneidad e isotropía. Determinación de la permeabilidad. Transmisividad. Coeficiente de almacenamiento y difusividad hidráulica. Trazadores. Tipos. Aplicaciones de los trazadores: metodología. 17. Movimiento del agua subterránea II. Ecuación general del flujo subterráneo. Soluciones a la ecuación general. Equipotenciales. Líneas y redes de flujo. Superficies piezométricas. Fluctuaciones del nivel piezométrico. 18. Hidráulica de captaciones: parámetros del acuífero. Slug test. Ensayos de bombeo. Régimen permanente: métodos de Thiem y De Glee. Corrección de Dupuit. Régimen transitorio: métodos de Theis, Jacob y Hantush. Análisis de campos de pozos. Afecciones mutuas. Ensayos de recuperación. Principales anomalías que afectan los ensayos de bombeo. 19. Hidráulica de captaciones: parámetros del pozo. Pérdidas de carga. Métodos para estimar las pérdidas de carga. Bombeos escalonados. Curvas características. Punto crítico, velocidad crítica y caudal máximo. UNIDAD TEMÁTICA IV. HIDROGEOQUÍMICA Y CONTAMINACIÓN 20. Hidrogeoquímica. La molécula de agua: estructura y propiedades. Conceptos químicos. Constituyentes de las aguas subterráneas: origen. La temperatura de las aguas subterráneas: termalismo.. Toma de muestras y redes de control. El análisis químico. Representaciones gráficas. Clasificaciones hidrogeoquímicas. Aguas mineromedicinales 21. Procesos hidrogeoquímicos. Equilibrio de carbonatos. Disolución-precipitación. Adsorción. Intercambio iónico. Reacciones de oxidación reducción. Procesos biogeoquímicos. Otros procesos. 22. Isótopos en Hidrogeología. Isótopos estables de la molécula del agua. Fraccionamiento isotópico. Utilidad de los isótopos estables de la molécula del agua. Utilidad de otros isótopos estables: 34 S, 13 C, 15 N, otros. Radioisótopos en las aguas subterráneas. 23. Calidad y contaminación. Redes de control de calidad. Contaminación de aguas subterráneas. Transporte de masas. Principales agentes contaminantes. Fuentes de contaminación. Lucha contra la contaminación. Descontaminación de acuíferos.

4 Ingeniería Geológica 4-6 UNIDAD TEMÁTICA V. EXPLORACIÓN, CAPTACIÓN Y GESTIÓN DE AGUAS SUBTERRÁNEAS 24. Exploración y captación de las aguas subterráneas. Principales métodos de prospección en aguas subterráneas. Tipos de captación. Sistemas de perforación: percusión, rotary, rotopercusión, otros sistemas. 25. Acondicionamiento de sondeos. Objetivos del acondicionamiento. Entubación, ranurado, cementación, empaque de gravas y filtros. Desarrollo de captaciones. Instalaciones de bombeo. 26. Problemática asociada a la explotación de las aguas subterráneas. Sobreexplotación. Intrusión marina. Hidrogeología de minas. Interacción agua subterránea-ingeniería Civil. 27. Gestión de aguas subterráneas. Planificación hidrológica. Regulación de manantiales. Recarga artificial. Utilización conjunta aguas subterráneas y superficiales. Modelos matemáticos: de flujo subterráneo y de gestión. PROGRAMA DE PRÁCTICA PRÁCTICAS DE CAMPO (15 HORAS) Salida 1. Recorrido por el río Vinalopó. Salida 2. Visita a las instalaciones de Aguas Municipalizadas de Alicante. PRÁCTICAS DE GABINETE (30 HORAS). Hidrología superficial. 1. Determinación de las componentes del balance hídrico. 2. Cálculo de variables atmosféricas. 3. Completado y corrección de series pluviométricas. 4. Cálculo de la precipitación sobre un área. 5. Estimación de las precipitaciones máximas. 6. Estimación de la evapotranspiración potencial. 7. Estimación de la evapotranspiración real. 8. Cálculo de los parámetros de una cuenca hidrológica. 9. Determinación del volumen de escorrentía superficial. 10. Cálculo de caudales mediante aforos en cursos de agua. 11. Tratamiento del hidrograma. 12. Ejercicios sobre hidrogramas unitarios. 13. Cálculo del caudal máximo y laminación de avenidas. 14. Cálculo de la infiltración. 15. Determinación de la calidad de las aguas. Hidrología subterránea

5 Ingeniería Geológica Cálculo de la porosidad. Aplicación de la Ley de Darcy. 2. Ensayo de permeabilidad en laboratorio. 3. Determinación de la permeabilidad: heterogeneidad y anisotropía. 4. Determinación de parámetros hidrogeológico mediante trazadores. 5. Elaboración e interpretación de mapas piezométricos. 6. Interpretación de ensayos de bombeos en régimen permanente. 7. Interpretación de ensayos de bombeos en régimen variable. 8. Interpretación de ensayos de recuperación. 9. Cálculo de las pérdidas de carga en un pozo. 10. El análisis químico: completado de análisis y detección de errores. 11. Representación gráfica de los resultados hidrogeoquímicos. 12. Cálculos sobre transporte de contaminantes. 13. Actuaciones para la optimización de sondeos. 14. Elaboración e interpretación de mapas hidrogeológicos. 15. Balance hídrico. CRITERIOS DE EVALUACIÓN Se realizará dos exámenes parciales y un final que constarán de una primera parte teórica y una segunda parte práctica. OBSERVACIONES Prácticas: La asistencia a las prácticas de campo es obligatoria. BIBLIOGRAFIA BOWEN, R. (1988). Groundwater. Ed. Elsevier. CASTANY, G. (1975). Prospección y explotación de las aguas subterráneas. Ed. Omega. CHOW. V.T., MAIDMENT, D.R. & MAIS, L.W. (1994). Hidrología aplicada. Ed. McGraw-Hill. CUSTODIO,E y LLAMAS, M.R. (1996). Hidrología subterránea. Ed. Omega, 2 vol. DAVIS S.N. y DE WIEST, R.J.M. (1971). Hidrogeología. Ed. Ariel. DETAY, M. (1993). Le forage d'eau. Ed. Masson. DOMENICO P.A. & SCHWARTZ F.W. (1998). Physical and Chemical Hydrogeology. Ed. John Wiley & Sons, Inc. DREVER, J. (1997). The Geochemistry of Natural Waters. Surface and groundwater Environments Ed. Prentice Hall. JERMAN, M.K. (1987). Water resources and water management. Ed. Elsevier. LLAMAS, J. (1993). Hidrología general: principios y aplicaciones. Serv. Ed. de la Univ.del País Vasco. MARTÍNEZ, A. y NAVARRO, J. (1996). Hidrología forestal. El ciclo hidrológico. Serv. Ed. de la Univ. de Valladolid, 286 p. MARTÍNEZ J. y RUANO, P. (1998). Aguas subterráneas. Captación y Aprovechamiento. Ed. Progensa, 404 p. SANDERS, L.L. (1998). A manual of field Hydrogeology. Ed. Prentice Hall.

6 Ingeniería Geológica 6-6 SERRANO, S. (1999). Hydrology for Engineers, Geologists and Environmental Professionals. Ed.HydroSciencie, Inc.