Ciencias de la Tierra y Medioambientales. 2º Bachillerato. AGUAS SUBTERRÁNEAS

Transcripción

1 XI Ciencias de la Tierra y Medioambientales. 2º Bachillerato. AGUAS SUBTERRÁNEAS Belén Ruiz IES Santa Clara. GEOLOGÍA 2º BACHILLER Dpto Biología y Geología

2 Estándares de aprendizaje evaluables Conoce y relaciona los conceptos de aguas subterráneas, nivel freático y surgencias de agua y circulación del agua. SE REFIERE A INTRUSIÓN SALINA, POROSIDAD, PERMEABILIDAD, TIPOS DE ACUÍFEROS

3 Dado el siguiente esquema geológico, se pide, razonadamente: a) Cómo se denominan los depósitos 4, 5 y 6? Cuál es más antiguo y cuál más reciente? b) En qué ambiente(s) sedimentario(s) se han depositado las unidades del Terciario? c) En qué unidades se pueden localizar acuíferos? Cuál de ellos parece más importante? d) Existen zonas con posible artesianismo en la superficie del esquema? Leyenda 1. Calizas karstificadas con Nummulites. 2. Margas con Quercus. 3. Arcillas con restos de Dinosaurios y 6. Gravas, arenas y limos.

4 Dado el siguiente esquema geológico, se pide, razonadamente:

5 Dado el siguiente esquema geológico, se pide, razonadamente:

6 HIDROSFERA : distribución del agua en el planeta SOLAMENTE UN 0,03% DEL TOTAL DEL AGUA DE LA TIERRA ESTÁ DISPONIBLE PARA CONSUMO HUMANO 2% 1% Mares y Océanos Casquetes polares Aguas continentales 97% Aguas salvajes Torrentes Ríos Aguas Subterráneas Glaciares

7 Aguas continentales la concentración salina del agua continental es baja, considerándose aguas dulces = > concentracción salina menor de 1 gramo/litro

8 Una parte del agua que llega a la superficie se infiltra en el terreno y forma las aguas subterráneas Si las rocas no son solubles, el agua ocupa los poros y grietas formando acuíferos Los acuíferos son acumulaciones de aguas subterráneas que se pueden explotar mediante pozos En España el 30 % de la población y ¼ de la superficie agrícola de regadío se abastece de aguas subterráneas en acuíferos.

9 Aguas Subterráneas =Acuíferos Sistemas hidráulicos abiertos, (las entradas y salidas de agua son extraordinariamente lentas) Tasa de renovación => entre decenas y miles de años Si la tasa de renovación es de miles de años => la renovabilidad es tan pequeña que pueden considerarse cuasi cerrados, denominándose acuíferos fósiles ENTRADAS: Precipitaciones. Ríos. Lagos, etc., SALIDAS: Evaporación. Manantiales. Desaguando en ríos y lagos. D e s e m b o c a n d o directamente en el mar. Roca permeable Roca impermeable CONDICIONES LITOLÓGICAS DE LAS ROCAS para formar un acuíferos: Debe existir una roca permeable: porosa o muy fisurada para que el agua pueda circular en su interior empujada por la gravedad. Situado más profundamente, un sustrato impermeable que permita la acumulación del agua. Nivel freático Capa freática o acuífero

10 Son las aguas procedentes de las precipitaciones (lluvia, nieve, granizo) y del deshielo de las nieve que se infiltra en el terreno a través de las rocas permeables (rocas que dejan pasar líquidos) y que forman la superficie terrestre. Este agua infiltrada se desplaza por el interior de la tierra lentamente por gravedad (atracción de la tierra) hasta que se encuentra una roca impermeable (que no deja pasar el líquido) y no puede seguir su descenso acumulándose y formando lo que se conoce con el nombre de acuífero (agua de infiltración). Si tuviéramos que definir un acuífero diríamos que es un volumen subterráneo de roca y arena que contiene agua. No todo el agua que cae en la superficie terrestre se convierte en aguas subterráneas, ya que parte se pierde por la evaporación, transpiración de las plantas o por escorrentía (circulación libre por la superficie terrestre).

11 POROSIDAD n n Porosidad: relación entre los espacios vacíos de una roca y el volumen total de la misma (Ve / Vt ). El agua contenida en una roca porosa y permeable puede dividirse en tres tipos: a) agua pelicular, que rellena las cavidades microscópicas de la superficie de los gránulos. b) agua de capilaridad, que queda retenida por la tensión superficial sobre y entre los gránulos. c) agua gravífica, que puede fluir por gravedad entre los gránulos. Sólo el agua gravífica descenderá por el terreno para contribuir a la a l i m e n t a c i ó n d e l a s a g u a s subterráneas. Agua de retención específica

12 PERMEABILIDAD n Se mide por la cantidad de agua gravífica que pasa por la unidad de sección y por unidad de tiempo bajo una carga determinada. Permite definir la velocidad de filtración si la porosidad de la roca es conocida. Las rocas poseen diferentes valores de porosidad y permeabilidad: Material Porosidad (%) Permeabilidad (darcys)* Arcilla a 10-3 Arena Grava aprox Caliza a 10 Roca endógena fisurada variable 10-6 a 10-3 Roca endógena inalterada < 1 nula (*) 1 darcy es la permeabilidad de una roca de 1 cm. de longitud, que sometida a una presión de 1 kg/cm 2, deja pasar por cm 2 de superficie un volumen de 1 cm 3 por segundo de un líquido de 1 poise de viscosidad.

13 TIPO DE ROCAS A) Rocas compactas o no porosas con fisuras estrechas. Ej: rocas endógenas poco fisuradas que se comportan como prácticamente impermeables à acuífugos. B) Rocas compactas con fisuras anchas. Ej: calizas o dolomías carstificadas. Hay infiltración de las aguas por el sistema de fisuras, que se van agradando por la acción química del agua à acuíferos cársticos. C) Rocas porosas e impermeables. Ej: arcillas, margas y limos. Son capaces de absorber mucha agua, pero ésta no circula a través de las rocas al quedar retenida en el interior de los poros à acuicludos. D) Rocas porosas y permeables. Ej: arenas, gravas y areniscas poco cementadas. Las aguas subterráneas se filtran fácilmente y se disponen en capas à acuíferos detríticos.

14 n En un acuífero se distinguen dos zonas: n n n Una ZONA DE AIREACIÓN, donde los poros de la roca no sólo contienen agua sino aire. Dentro de esta capa se encuentra el suelo que almacena agua capilar entre sus partículas. Una ZONA FREÁTICA O MANTO FREÁTICO, saturada de agua y situada por debajo de la anterior. El límite entre estas dos capas se denomina nivel freático cuya profundidad es variable d e p e n d i e n d o d e l a estacionalidad.

15 Acuífero: cualquier unidad litológica o capa rocosa por donde fluye el agua subterránea. Los acuíferos descansan sobre algún sustrato rocoso impermeable y se extienden hasta su límite superior o nivel freático, saturando los poros de los materiales que ocupan: zona saturada o zona freática, el agua circula en horizontal. Por encima y hasta la superficie está la zona de aireación o vadosa, el agua circula en vertical, por donde pasan las aguas superficiales hasta llegar a la zona de saturación del acuífero. Cuando la topografía corta el nivel freático de un acuífero el agua escapa de éste dando lugar a fuentes y manantiales.

16 Tipos de acuíferos El acuífero libre No tienen una capa de materiales impermeables encima de ellas. En el acuífero libre el nivel freático coincide con la superficie y se encuentra en contacto directo con la zona subsaturada del suelo. Su posición varía dependiendo de la época de lluvias o las épocas secas. Los acuíferos confinados son aquellos cuerpos de agua que se acumulan en la rocapermeable y están encerrados entre dos capas impermeables. El acuífero semi-confinado el muro y/o el techo no son totalmente impermeables y permiten la filtración vertical del agua, por lo que puede recargarse o perder agua a través del techo o de la base.

17 Acuíferos libres: acuíferos cuya capa de almacenamiento se encuentra en contacto directo con la superficie. El agua se encuentra a presión atmosférica y su descarga se produce en función de la época del año y los regímenes de lluvias. Acuíferos confinados: acuíferos que se encuentran separados de la superficie por un material impermeable. Un pozo surgente es aquel cuya superficie piezométrica se encuentra por encima del nivel topográfico; mientras que uno artesiano es aquel en el que el nivel topográfico está por debajo de superficie.

18 Acuífero libre y pozo de gravedad

19 Son formaciones que pueden almacenar agua, pero que la transmiten con lentitud. Como el agua fluye lentamente hacia los pozos, estos tardarán mucho tiempo en recuperar de nuevo su nivel después de una extracción. Por esto el caudal que se podría extraer es considerablemente menor que en el caso de un acuífero, de manera que resultan poco rentables para el abastecimiento humano, aunque podrían ser suficientes para abastecimientos a pequeñas comunidades. Un ejemplo de este tipo serían los materiales detríticos mal clasificados, como una mezcla de arenas y arcillas ACUITARDOS En la figura se observa un acuífero libre y uno semiconfinado separados por un acuitardo. Se aprecia que el nivel del agua en el libre es mas alto que en el sondeo que corta el acuífero profundo. Por tanto, aunque la permeabilidad del acuitardo sea muy baja, se producirá un flujo de agua a través del mismo hacia abajo. Si el sistema se mantuviera estable, sin alteraciones desde el exterior durante el tiempo suficiente, el flujo a través del acuitardo equilibraría los niveles, la superficie freática y piezométrica se superpondrían y cesaría el flujo (no habría nada que obligara al agua a circular). Pero en una situación como la del dibujo puede mantenerse indefinidamente debido a la explotación del acuífero inferior o a la llegada de agua al superior por infiltración de las precipitaciones. No siempre la alimentación debe llegarle desde arriba: si bajo el semiconfinado hubiera otro acuitardo, y más abajo un acuífero con una presión mayor, se produciría una filtración vertical ascendente.

20 Los acuicludos son formaciones que contienen agua en su interior pero que no la pueden transmitir. Esto sucede por ejemplo en las arcillas, que aunque pueden llegar a contener grandes cantidades de agua porque son materiales sumamente porosos (hasta un 50%), no la transmiten dado el pequeño tamaño de sus poros. Los acuífugos son las formaciones que no pueden almacenar agua, ni transmitirla, como ocurre por ejemplo a los granitos no fisurados.

21 Cómo salen a la superficie las aguas subterráneas? De forma natural: el agua subterránea se mueve a través de los materiales porosos saturados del subsuelo hacia niveles más bajos por los que se infiltró y puede volver a surgir naturalmente como fuentes o manantiales. En las fuentes el agua subterránea sale al exterior por un punto de la superficie terrestre. También se puede formar una fuente en un corte del terreno donde hay un acuífero. De forma Artificial: sacándola al exterior mediante la construcción de pozos. Un pozo es una perforación vertical en el terreno hasta llegar a la zona donde hay agua subterránea acumulada. El agua puede llevarse hasta el nivel del suelo de manera sencilla con ayuda de un recipiente (un cubo, por ejemplo) o más fácilmente con una bomba, manual o con motor (Pozos artesianos). Cuando el agua sale por encima de la topografía del terreno se forma un pozo surgente y no es necesario el bombeo para extraer el agua.

22 Zonas de recarga Zona de recarga Nivel piezométrico Pozo artesiano Nivel freático Agua superficial Zona de aireación Formación impermeable Formación impermeable Acuífero confinado Manantial Acuífero libre Acuífero colgado Zona de saturación Los acuíferos se renuevan de modo constante por la Naturaleza, gracias a lo que se conoce como la zona de recarga. Esta recarga procede principalmente de las nuevas precipitaciones, pero también puede producirse a partir de escorrentía superficial y cursos superficiales de agua, de acuíferos próximos o de retornos de ciertos usos (destacan los retornos del agua usada por los regadíos).

23 El nivel Freático aumento y disminución Aumenta después de precipitaciones abundantes, es decir en épocas de recarga subirá, acercándose cada vez más a la superficie o incluso situándose por encima de ella, lo que dará lugar a zonas encharcadas o pantanosas. Disminuye en épocas secas, o como consecuencia de extracciones abusivas, el nivel bajará progresivamente lo que se traducirá en desecación de humedades,fuentes, descenso de niveles de ríos y pozos, etc.

24 CONTAMINACIÓN DE LAS AGUAS SUBTERRÁNEAS Contaminación Natural: el agua subterránea contiene algunas impurezas, incluso si no está afectado por actividades humanas. Los tipos y concentraciones de impurezas naturales dependen de la naturaleza del material geológico a partir del cual se mueve el agua subterránea, y la calidad del agua de reposición. Contaminación Agrícola: Los pesticidas, fertilizantes, herbicidas y residuos de animales son fuentes de contaminación de aguas subterráneas de origen agrícola. Contaminación Industrial: La fabricación y servicios industriales tienen altas demandas de agua. La contaminación de las aguas subterráneas ocurre cuando el agua usada se devuelve a ciclo del agua sin tratar adecuadamente. Contaminación Residencial: los sistemas de aguas residenciales (sistemas sépticos, letrinas, pozos de drenaje para la recogida de aguas de lluvia, pozos de recarga de aguas subterránea) puede ser una fuente de gran cantidad de contaminantes. Si estas aguas residuales se localizan cerca de los pozos que alimentan las aguas de uso para beber pueden contaminarlas. El problema más preocupante es el de los altos niveles de concentración de nitratos en algunos depósitos de aguas subterráneas. El límite máximo permitido por la reglamentación es de 50 mg/l. Si se usa una cantidad excesiva de estos, sobre todo en la agricultura, el agua los acaba arrastrando al acuífero y se establece un ciclo que hace que cada vez haya más compuestos de nitrógeno acumulados en las aguas subterráneas.

25 SOBREEXPLOTACIÓN recurso explotado como si fuera inagotable perspectiva sistémica=>renovabili dad del recurso es muy baja => extracción de agua no puede ser mayor que la recarga del acuífero Acuíferos extracción de agua se realiza mediante pozos sobreexplotación conlleva el descenso paulatino del nivel freático Acuíferos libres están a la misma presión que la atmosférica, los pozos llegan hasta el manto freático cuyo agua ha de elevarse mediante bombas. Acuíferos confinados, se encuentran entre capas impermeables, el agua está a mayor presión que la atmosférica, por lo que el nivel del agua asciende pudiendo incluso brotar en superficie. Si ese es el caso el pozo se denomina pozo surgente y si no llega a la superficie se denomina pozo artesiano la desecación de los manantiales, de los ríos en los que drenan aguas subterráneas, así como de los humedales (se pierden ecosistemas valiosos que son puntos de paradas obligatorios para las aves migratorias) salinización=> zonas cercanas a la costa, la sobreexplotación produce un efecto de succión y el manto freático se va rellenando de agua salada que al tener mayor densidad penetra por la parte inferior del acuífero desplazando al agua dulce (intrusión marina). El resultado es en primer lugar la salinización del agua y posteriormente la del suelo cuando éste es regado con ella. Este problema es grave en España en las costas mediterráneas Compresión de los suelos al retirar un cierto volumen de agua del subsuelo=> subsidencia, hundimiento del terreno =>daños en las infraestructuras: carreteras, cimientos de edificios, red de alcantarillado, etc. México es una ciudad que se está hundiendo por este motivo

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27 Uso intensivo de acuíferos Situación inicial Humeda l Arroyo Nivel freático Situación de sobreexplotación Pozo Deforestación Sobreexplotació n para riego Arroyo seco Campo de cultivo Vertedero ilegal Impermeabilización de la zona de recarga Contaminación por abonos y pesticidas Infiltració n lixiviados Contaminació n acuífero Humedal desaparecido Descenso nivel freático Cono de bombeo

28 Salinización de un acuífero costero Situación inicial Agua dulce Pozo de agua dulce Nivel freático Mar Formación impermeab le Agua salada Discontinuidad dulce-salada Pozo de agua salobre Situación de salinización Ascenso de la superficie de discontinuidad dulce-salada Intrusión salina

29 INTRUSIÓN SALINA Los acuíferos que desaguan en el mar conservan agua dulce gracias a la presión Si se sobreexplota el acuífero, el agua marina (con sales y más densa) invade el espacio libre del mismo, salinizando el agua subterránea

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31 /12/27/el-rio-guadiana-entreabre-un-ojo/

32 Se forma enorme grieta en Chalco soplaoscamargo/historia%20de%20los %20soplaos%20en%20tres%20etapas/ primera%20parte.htm

33 SITUACIÓN EN ESPAÑA

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35 BIBLIOGRAFÍA /PÁGS WEB CIENCIAS DE LA TIERRA Y MEDIOAMBIENTALES. 2ºBachillerato. CALVO, Diodora, MOLINA, Mª Teresa, SALVACHÚA, Joaquin. Editorial McGraw-Hill Interamericana. CIENCIAS DE LA TIERRA Y DEL MEDIO AMBIENTE. 2º Bachillerato. LUFFIEGO GARCÍA, Máximo, ALONSO DEL VAL, Francisco Javier, HERRERO MARTÍNEZ, Fernando, MILICUA ARIZAGA, Milagros, MORENO RODRÍGUEZ, Marisa, PERAL LOZANO, Carlota, PÉREZ PINTO, Trinidad. CIENCIAS DE LA TIERRA Y MEDIAMBIENTALES 2º Bachillerato. MELÉNDEZ, Ignacio, ANGUITA, Francisco. CABALLER, María Jesús. Editorial Santillana. IESCardenal Cisneros de Alcalá de Henares, Madrid. HERNÁNDEZ, ALBERTO