AGUAS SUBTERRÁNEAS HIDROGRAFÍA GEOGRAFÍA FACULTAD DE FILOSOFÍA Y LETRAS. U.N.T. JOSÉ BUSNELLI

Transcripción

1 AGUAS SUBTERRÁNEAS HIDROGRAFÍA GEOGRAFÍA FACULTAD DE FILOSOFÍA Y LETRAS. U.N.T. JOSÉ BUSNELLI

2 AGUAS FREÁTICAS Y CONFINADAS Definiciones generales Acuífero: Formación geológica (conjunto de rocas con ciertas características) que permite la circulación del agua y que permite transmitirla para la extracción y uso por parte del hombre. Acuicludio: Formación geológica que conteniendo agua en su interior, no puede transmitirla ni permite su explotación. E.g. arcillas. Acuitardo: Formación geológica que conteniendo agua la transmiten muy lentamente por lo que tampoco son aptas para la captación, pero sin embargo pueden permitir una recarga vertical a otros acuíferos. E.g. arcillas limosas o arenosas. Acuífugo: Formación geológica que no contienen agua ni las pueden transmitir. Ej. Macizo granítico sano.

3 AGUAS FREÁTICAS Y CONFINADAS Definiciones generales Capa freática o capa libre: limitada solo en su base por una capa relativamente impermeable. Su limite superior está libre actuando la presión atmosférica. NAPA: nivel de aguas a presión atmosférica. Acuífero confinado: limitado en su techo y en su base por capas impermeables. No actúa la presión atmosférica directamente. Pueden tener un acuitardo en su techo o bien su zona de recarga se localiza en sectores distantes hacia aguas arriba en una cuenca, donde pueden tener ventanas de entradas de agua en la capa superior. Acuífero semiconfinado: limitado en su techo y en su base por capas semipermeables (acuitardos) que permiten el paso del agua bajo ciertas condiciones.

4 AGUAS FREÁTICAS Y CONFINADAS Definiciones generales Nivel estático: es el nivel que alcanza el agua al ser perforado el acuífero. En una capa freática (nivel freático) coincide con el limite superior de la zona de saturación. En una capa confinada (nivel piezométrico), se encuentra por encima del techo impermeable. Al perforar la freática, casi no asciende el agua, mientras que en una confinada, si. Hacer gráfico Mapas equipotenciales: o isopotenciales. Son mapas de curvas que unen puntos de igual nivel estático. En el caso de la capa freática, se llaman curvas isofreáticas y en las capas confinadas, curvas de isopiezas (igual presión). La superficie que incluye cada curva equipotencial se llama superficie equipotencial y presenta un volumen. Líneas de flujo: son líneas normales a las curvas equipotenciales que indican la dirección del escurrimiento en la capa. El conjunto de curvas y líneas de flujo se llama Red de Flujo. Hacer gráfico

5 AGUAS FREÁTICAS Y CONFINADAS

6 AGUAS FREÁTICAS Y CONFINADAS Definiciones generales Para construir un mapa equipotencial se usa un mapa topográfico de base o con las cotas de la boca de pozo. Se vuelcan los datos de los niveles estáticos referidos a un cero convencional. Este nivel se obtiene restando de la cota de boca de pozo la profundidad del nivel medida en el campo. Debe medirse el nivel del acuífero cuando no sea afectado por variaciones artificiales (bombeo). Z = cota topográfica. h = profundidad del nivel (en campo). H = nivel estático. H = Z - h

7 AGUAS FREÁTICAS Y CONFINADAS Qué es la porosidad y la permeabilidad? DEFINIR!!!

8 AGUAS FREÁTICAS Y CONFINADAS El agua subterránea puede alojarse en el suelo y subsuelo Poros Porosidad primaria Espacio poroso de las rocas sedimentarias, donde la circulación del agua depende de la permeabilidad. Porosidad secundaria Fracturas en rocas ígneas y metamórficas (Cristalinas y densas) Disolución Mayormente calizas, tb margas, yeso, etc.

9 AGUAS FREÁTICAS Y CONFINADAS Aguas freáticas Acuíferos profundos Las aguas subterráneas no son ríos subterráneos!!!

10 AGUAS FREÁTICAS Aguas freáticas en materiales porosos Limites Superior: franja capilar que separa la zona de aireación de la zona de saturación. Inferior: alguna capa impermeable del subsuelo, e.g. arcillas compactadas con poros subcapilares que pueden ceder agua solo por evaporación. Acuicludio. Zona de aireación: zona de meteorización, solución y descomposición de las rocas. Zona de saturación: predomina la precipitación de sales, compactación y cementación.

11 AGUAS FREÁTICAS Aguas freáticas en materiales porosos Fuerzas actuantes Mayormente la presión atmosférica, también fuerzas capilares, coloidales y moleculares que se manifiestan como percolación vertical o lateral. Movimiento de las aguas Mayormente laminar ríos.

12 AGUAS FREÁTICAS Aguas freáticas en materiales porosos Pendiente del nivel freático o relieve del NF Depende de las características hidráulicas del acuífero (Mayormente de la transmisibidad). Determina la velocidad del flujo, que a su vez depende de la permeabilidad. Es una replica atenuada de la superficie topográfica. Nivel freático Llanura somero. Montañas profundo.

13 AGUAS FREÁTICAS Aguas freáticas en materiales porosos Perfil freático Zonas: De recarga. De descarga. Ejemplo de freática en un abanico aluvial hacer gráfico!

14 AGUAS FREÁTICAS Aguas freáticas en materiales porosos Variaciones del caudal Relación ríos-capas freáticas. Ríos efluentes-capas influentes. Ríos influentes-capas efluentes. Hacer gráfico en perfil y en planta!

15 AGUAS FREÁTICAS Aguas freáticas en materiales porosos Variaciones del caudal Relación ríos-capas freáticas. Ríos efluentes-capas influentes. Ríos influentes- Capas efluentes. Efluente en período de lluvia e influente en época de sequía

16 AGUAS FREÁTICAS Y CONFINADAS Ubicación de la zona de recarga y descarga La recarga se evidencia por una convergencia de las líneas de flujo (curvas concéntricas convergentes) y la descarga por una divergencia. Capa influente descarga Capa efluente recarga Morfología de las capas: según la forma de la superficie equipotencial. Cilíndricas: superficies potenciométricas cilíndricas, las generatrices son normales a las lineas de flujo, éstas son paralelas. Seria el caso de una capa libre, y es poco frecuente. Planas: curvas isopiezas paralelas y separadas a igual distancia, con lineas de flujo paralelas. Condiciones de estricto confinamiento. No existen en la realidad. Radiales: Son las más frecuentes, con curvas inflexionadas y con líneas de flujo convergentes o divergentes.

17 AGUAS FREÁTICAS Aguas freáticas en rocas cristalinas Más destacado Nivel freático topográfico. Hacer gráfico

18 AGUAS FREÁTICAS Aguas freáticas en rocas carbonáticas TB Nivel freático topográfico. Acá si pueden haber verdaderos ríos subterráneos.

19 AGUAS FREÁTICAS Interrelación capas freáticas- capas superficiales En general hay un cambio cíclico de caudales entre los cursos fluviales y la freática dependiendo de las variaciones climáticas estacionales. Pero también puede ser en un solo sentido durante todo el año, de la napa al cauce o viceversa. Ríos efluentes-capas influentes. Ríos influentes-capas efluentes. Capa y cauce en equilibrio. Estación húmeda verano Estación seca invierno Hacer gráfico

20 AGUAS FREÁTICAS Posición de la freática Es una replica de la superficie topográfica. Depende de: Profundidad de la capa impermeable más alta, que determina el espesor del receptáculo freático. Inclinación de la capa porosa. Variaciones de sección a caudal constante el caso de ojos de agua cuando se estrecha un valle seco y aflora la freática, aumenta la velocidad Bernoulli. Variaciones de caudal para sección constante cuando hay gran aporte de los ríos y aumenta la freática. Cambios de permeabilidad (ley de Darcy) Descarga de la capa freática Zonas llanas NF cerca de la superficie Zonas montanas NF profundo Aflora por intersección con la superficie topográfica bañados, esteros y lagos. Evaporación y transpiración. Alimentan los ríos de montaña.

21 AGUAS FREÁTICAS Oscilaciones o variaciones de la freática Depende de: Precipitación por la infiltración del agua de lluvia. Evapotranspiración y capilaridad genera la concentración de sales. Presión atmosférica a un aumento de la presión le sucede una disminución en el NF. Gráfico P atm y NF Si el material del acuífero libre es muy grueso, solo hay variaciones imperceptibles, debido a la compresibilidad del agua, no asciende ni desciende demasiado. Si el material es fino, hay variaciones en la faja capilar sin afectar el flujo. Temperatura cuanto más cerca de la superficie se encuentra, más se sienten las variaciones. cuanto más poroso y más grueso, a la inversa de la presión, más se sienten las variaciones. se debe a la expansión de los gases telúricos. son variaciones periódicas (diarias, estacionales y/o anuales).

22 AGUAS FREÁTICAS Y CONFINADAS Manantiales y surgencias Cuando un acuífero (libre o confinado) corta la superficie topográfica se generan manantiales o vertientes típico en zonas montanas hacia el fondo de valle o zonas bajas en las laderas. Cuando un acuífero (libre o confinado) asciende forzado por un umbral impermeable o por fallas y aflora en superficie nos referimos a surgencias naturales, el acuífero se pincha! típico en cualquier zona, montanas o llanura, pero mayormente en llanura. Faltan ejemplos Los acuíferos que presentan descargas por la topografía se llaman también acuíferos colgados.

23 AGUAS CONFINADAS Es el agua contenida en un estrato que está encerrado entre otros, situados por encima y por debajo, de carácter impermeables que lo aíslan de tal manera que impiden toda conexión hidráulica con el agua libre. Salvo en uno de los extremos, el superior por donde se produce la recarga. Pozos artesianos Se refieren a pozos que pinchan acuíferos confinados o profundos y que por las diferencias de presiones hidráulicas, las aguas ascienden en el pozo hasta la superficie del terreno. Surgencia, semisurgencia y no surgente Pozos surgentes: el nivel piezométrico es mayor al nivel topográfico. Presión artesiana > 0. NP > NT. Pozos semisurgentes: el nivel piezométrico es mayor al nivel freático. Presión artesiana > 0. NP > NF. Pozos no surgentes: el nivel piezométrico es menor al nivel freático. Presión artesiana < 0. NP < NF.

24 AGUAS CONFINADAS Es el agua contenida en un estrato que está encerrado entre otros, situados por encima y por debajo, de carácter impermeables que lo aíslan de tal manera que impiden toda conexión hidráulica con el agua libre. Salvo en uno de los extremos, el superior por donde se produce la recarga. Pozos artesianos Se refieren a pozos que pinchan acuíferos confinados o profundos y que por las diferencias de presiones hidráulicas, las aguas ascienden en el pozo hasta la superficie del terreno. Surgencia, semisurgencia y no surgente Pozos surgentes: el nivel piezométrico es mayor al nivel topográfico. Presión artesiana > 0. NP > NT. Pozos semisurgentes: el nivel piezométrico es mayor al nivel freático. Presión artesiana > 0. NP > NF. Pozos no surgentes: el nivel piezométrico es menor al nivel freático. Presión artesiana < 0. NP < NF.

25 AGUAS CONFINADAS Origen de la presión hidráulica El solo hecho de que el punto de recarga se encuentre a una cota más elevada que un punto de descarga de un pozo, ya explica que pueda ser surgente. A medida que aumenta la diferencia de altura entre el punto de recarga y el punto de captación, mayores serán las presiones a las que el agua estará sometida. En síntesis se da por la diferencia de alturas entre la zona de recarga y la ubicación de un pozo. Entre las aguas confinadas a presión se debe diferenciar las que son ascendentes pero que no alcanzan las superficie (semisurgentes) de las que si alcanzan la superficie (surgentes o artesianas). El agua trata de alcanzar el nivel de altura por el cual entró a alimentar el acuífero. Pero se debe considerar que hay perdidas de presión por fricción y desconfinamientos; por lo que disminuye la presión de surgencia.

26 HIDROGEOLOGÍA INTRODUCCIÓN Nuevo gráfico del ciclo hidrológico. Babilónicos?. Egipto y la Mesopotamia. Perrault (1674). APUNTES DE GEOLOGÍA GENERAL Zonas del subsuelo: No saturada. De saturación intermitente. De saturación permanente. Perfil transversal de las zonas Tipos de aguas del subsuelo: Agua meteórica. Agua congénita. Agua juvenil. FALTA AMPLIAR PARA EL Acuíferos costeros Gráfico y funcionamiento Oasis Simas y cavernas calcáreas Manantiales termales & geysers Pingos

27 HIDROGEOLOGÍA Manantiales termales & geysers

28 HIDROGEOLOGÍA Manantiales termales & geysers

29 HIDROGEOLOGÍA Pingos

30 HIDROGEOLOGÍA Pingos

31 AGUAS CONFINADAS POZOS DE BOMBEO Y CONOS DE DEPRESIÓN Falta ampliar todo HIDROGEOLOGÍA DEL Vilela Biblioteca del Lillo.

32 FALTAS TP 4 Y 5 DE HIDROGEOLOGÍA DEL 2000 Y TP4 DE 2011