LICENCIATURA DE CIENCIAS AMBIENTALES Optativa (Asignatura Cuatrimestral- 6 créditos)

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1 HIDROGEOLOGÍA PROGRAMA DE LA ASIGNATURA CURSO 2011 / 2012 LICENCIATURA DE CIENCIAS AMBIENTALES Optativa (Asignatura Cuatrimestral- 6 créditos) DEPARTAMENTO: SISTEMAS FÍSICOS, QUÍMICOS Y NATURALES ÁREA ACADÉMICA: GEODINÁMICA EXTERNA PROFESORES: FRANCISCO MORAL MARTOS MANUEL OLÍAS ÁLVAREZ

2 Curso 2011/12, 2º cuatrimestre HIDROGEOLOGÍA Carga docente: 6 créditos (4 de teoría y 2 de prácticas) Profesor: Francisco Moral Martos Tutorías: Edificio 22, planta 2ª, despacho nº 11 Lunes: de 16,30 a 18,30 Miércoles: de 10,00 a 14,00 Correo electrónico: fmormar@upo.es Profesor: Manuel Olías Álvarez Tutorías: Edificio 22, planta 2ª Lunes: de 10:30 a 12:30 Martes: de 10:30 a 12:30 y 16:30 a 18:30 Correo electrónico: molialv@upo.es INTRODUCCIÓN La Hidrogeología o Hidrología Subterránea es la ciencia que estudia las aguas subterráneas que intervienen en el ciclo hidrológico. Es una disciplina que en los últimos años ha experimentado un notable desarrollo a causa de la creciente utilización de estos recursos hídricos (tras los hielos polares, los acuíferos constituyen el mayor reservorio de agua dulce), a la urgente necesidad de proteger y recuperar a los acuíferos frente a los procesos de contaminación y a las repercusiones de la explotación y contaminación de las aguas subterráneas sobre los ecosistemas acuáticos continentales (humedales y ríos). COMPETENCIAS Se pretende que el alumno mejore su competencia instrumental (comunicación oral y escrita, manejo de instrumental de campo habitualmente empleado en Hidrogeología y correcta utilización de los registros de datos numéricos), su competencia personal (trabajo en equipo, razonamiento crítico, capacidad de análisis y síntesis), su competencia sistémica (aprendizaje autónomo, adaptación a nuevas situaciones, integración de conocimientos y capacidades) y su competencia específica en el campo de las Ciencias de la Tierra (habilidades académicas relativas a los procesos y funcionamiento del ciclo del agua, a las leyes que rigen el movimiento del agua subterránea, a la interacción mecánica, química y térmica de las aguas con el medio sólido poroso y al transporte de energía, constituyentes químicos y partículas a través del flujo).

3 OBJETIVOS DOCENTES Los objetivos docentes de la asignatura son que el alumnado, al final del curso, conozca: - El significado de conceptos básicos como acuífero, aguas subterráneas, zona saturada o superficie freática. - El comportamiento de los materiales geológicos respecto al almacenamiento y transmisión de las aguas subterráneas. - Los principales procesos que intervienen en el ciclo del agua (precipitación, evaporación, transpiración, escorrentía, etc.) y la forma de cuantificarlos. - Las leyes que rigen el flujo del agua subterránea. - Los componentes químicos principales de las aguas y los principales problemas de contaminación de los acuíferos. - Las características hidrogeológicas de los distintos tipos de materiales geológicos. - Las técnicas más usuales en exploración de las aguas subterráneas y las ventajas e inconvenientes que plantea la explotación de las mismas. CONTENIDOS TEÓRICOS I.- CONCEPTOS BÁSICOS Tema 1.- Concepto de Hidrogeología. Relación de la Hidrogeología con otras ciencias. Reseña histórica. Propiedades del agua. El ciclo del agua. Tema 2.- Comportamiento hidrogeológico de los materiales. Características hidrogeológicas de los materiales: porosidad, permeabilidad, conductividad hidráulica, transmisividad y coeficiente de almacenamiento. Tema 3.- Superficies freática y piezométrica. Flujo de agua en los acuíferos. Tipos de acuíferos. Recursos y reservas de agua subterránea. Relaciones aguas superficialesaguas subterráneas. II.- COMPONENTES DEL CICLO HIDROLÓGICO Tema 4.- Precipitaciones: concepto, medida y unidades. Registros de precipitación. Cálculo de la precipitación media sobre una cuenca. Tema 5.- El agua en el suelo. Infiltración. Evaporación y transpiración. Evapotranspiración potencial y real. Balance hídrico del suelo. Tema 6.- Concepto de escorrentía. Medida de la escorrentía: aforos. Técnicas de aforo. Análisis del hidrograma. III.- HIDRÁULICA SUBTERRÁNEA

4 Tema 7.- Energía y carga hidráulica. Estática y dinámica de fluidos en los medios porosos. Ámbito de validez de la Ley de Darcy. Heterogeneidad y anisotropía. Redes de flujo. Tema 8.- Tipo de captaciones de aguas subterráneas. Cono de descenso. Régimen permanente y régimen variable. Expresión matemática del cono de descenso. Ensayos de bombeo: metodología y tipos. IV.- HIDROGEOQUÍMICA Y CONTAMINACIÓN Tema 9.- Características físico-químicas del agua subterránea. Expresión de análisis químicos. Evolución geoquímica de las aguas en los acuíferos. Calidad y contaminación de las aguas subterráneas. Tema 10.- Contaminantes orgánicos. Líquidos en fase no acuosa (NAPL). Dinámica de los NAPL en el medio subterráneo. Investigación y corrección de la contaminación por NAPL. V.- HIDROGEOLOGÍA REGIONAL Y APLICADA Tema 11.- Hidrogeología de rocas ígneas y metamórficas. Hidrogeología de rocas sedimentarias detríticas. Hidrogeología de rocas sedimentarias kárstificadas. Hidrogeología de depósitos sedimentarios no consolidados. Tema 12.- Exploración de aguas subterráneas: métodos geológicos, geofísicos e hidrogeológicos. Balance hídrico. Explotación de aguas subterráneas: aspectos legales. Efectos negativos de la explotación de las aguas subterráneas. Oportunidades que ofrece la explotación de las aguas subterráneas. CONTENIDOS PRÁCTICOS I.- PRÁCTICAS DE GABINETE 1.- Cálculo de la precipitación media en una cuenca: polígonos de Thiessen e isoyetas. 2.- Cálculo de los componentes del ciclo del agua a partir de registros termopluviométricos: método de Thornthwaite, balance hídrico del suelo, método de Turc. 3.- Tratamiento de datos foronómicos. 4.- Interpretación de ensayos de bombeo. Medida de la conductividad hidráulica en una muestra de sedimento 5.- Representación e interpretación de análisis químicos. 6.- Aplicación del Modelo Digital del Terreno a la Hidrogeología.

5 7.- Problemas de hidrogeología: balances hídricos II.- PRÁCTICAS DE CAMPO Salida al campo para realizar diversas observaciones (hidrogeología regional, geometría del acuífero, morfología kárstica, funcionamiento hidrodinámico, características físicoquímicas de las aguas de los manantiales) en un sistema acuífero carbonático (probablemente en la Sierra de Líbar, Málaga-Cádiz) y utilizar los distintos equipos de campo (conductivímetro, molinete, etc.). METODOLOGÍA El desarrollo pedagógico de la asignatura se llevará a cabo mediante la aplicación de las siguientes metodologías: - Clases magistrales con apoyo audiovisual en las que se explicará el contenido teórico del programa. - Aula virtual en la WebCT como apoyo a las clases teóricas y prácticas. - Seminarios sobre contenidos del programa teórico de especial interés para los estudiantes de Ciencias Ambientales. - Realización de prácticas de gabinete basadas en el análisis e interpretación de mapas y datos hidrológicos. - Salida al campo para realizar observaciones sobre factores topográficos, climáticos y geológicos e influencia de los mismos en la cantidad y calidad de las aguas subterráneas y en la demanda y usos del agua. - Realización de trabajos en grupo y presentación oral en clase. - Realización en grupo de un cartel informativo sobre la hidrología de un espacio natural EVALUACIÓN Se realizará un examen final teórico-práctico consistente en 8-10 cuestiones sobre contenidos fundamentales de las partes teórica y práctica de la asignatura. El examen se valorará hasta 8 puntos. Para obtener una clasificación final positiva será imprescindible obtener en el examen teórico-práctico una clasificación mínima de 3 puntos (sobre 8). La asistencia a la excursión de prácticas de campo se puntuará con 0.5 puntos. Asimismo, la asistencia a las prácticas de laboratorio, que será controlada, tendrá una valoración positiva (0.5 puntos). En equipos de 2 alumnos se realizará un cartel (Powerpoint, Coreldraw o similar) informativo sobre la hidrología de un espacio natural. Finalmente, se propondrán varios temas para que grupos de 3-4 alumnos preparen una presentación oral en horario de clase. Cada uno de los dos trabajos en equipo podrá ser puntuado hasta 1 punto.

6 CRONOGRAMA Semana Teoría Bloque I Bloque II Bloque III Bloque IV Bloque V Prácticas gabinete 1ª 2ª 3ª 4ª 5ª 6ª 7ª Prácticas campo X Seminarios Presentacione s alumnos X X - Manuales: BIBLIOGRAFÍA - Castany, G. (1998). Hydrogéologie: principes et méthodes. Ed. Dunod. París. - Custodio, E. y Llamas, M. R. (1996). Hidrología subterránea. Ed. Omega. Barcelona. - Fetter, C. W. (2001). Applied Hydrogeology. Ed. Prentice-Hall, USA. - Freeze, A. y Cherry, J. A. (1979). Groundwater. Ed. Prentice-Hall, USA. - Hudak, P. F. (2005). Principles of Hydrogeology. 3 th edition. CRC Press, USA. - Martínez Alfaro, P. E., Martínez Santos, P. y Castaño Castaño, S. (2005). Fundamentos de Hidrogeología. Mundi-Prensa Libros, S. A. - Pulido, A. (2007). Nociones de Hidrología para Ambientólogos (2007). Univ. de Almería. - Schwartz, F. W. y Zhang, H. (2003). Fundamentals of Groundwater. Ed. John Wiley and Sons. USA - Componentes del ciclo hidrológico - Aparicio, F. J. (1999). Fundamentos de hidrología de superficie. Ed. Limusa. México. - Llamas, J. (1993). Hidrología general. Principios y aplicaciones. Ed. Univ. País Vasco. Bilbao. - Maidment, R. (1993). Handbook of Hydrology. Ed. Mc Graw-Hill Inc. USA. - Hidráulica subterránea - Fitts, C. R. (2002). Groundwater Science. Ed. Academic Press, Amsterdam. - Hidroquímica y contaminación - Appelo, C. A. J. y Postma, D. (1999). Geochemistry, groundwater and pollution. Ed. Balkema, Rotterdam. - Canter, L. W. (1997). Nitrates in groundwater. Lewis Publishers. USA. - Deutsch, W. J. (1997). Groundwater geochemistry: fundamentals and applications to contamination. Lewis Publishers. USA.

7 - Drever, J. I. (1997). The geochemistry of natural waters: surface and groundwater environments. Ed. Prentice-Hall, USA. - Fetter, C. W. (1999). Contaminant hydrogeology. Ed. Prentice-Hall, USA. - Palmer, C. M. (1996). Principles of contaminant hydrogeology. Ed. Lewis Pub., USA. - Samper, J. et al. (eds.) (1999). La contaminación de las aguas subterráneas: un problema pendiente. Textos de las jornadas celebradas en Valencia (1998). Instituto Tecnológico Geominero de España. Madrid. - Hidrogeología regional, ambiental y aplicada - Arrojo, P. (2001). El Plan Hidrológico Nacional a debate. Ed. Bakeaz. Bilbao. - Brassington, R. (1998). Field Hydrogeology. 2 nd Edition. John Wiley and Sons. - Brufao, P. y Llamas, M. R. (eds.) (2003). Conflictos entre el desarrollo de las aguas subterráneas y la conservación de los humedales: aspectos legales, institucionales y económicos. Fundación Marcelino Botín-Mundi Prensa. Madrid. - Coleto, C., Martínez, L. y Llamas, M. R. (eds.) (2003). Conflictos entre el desarrollo de las aguas subterráneas y la conservación de los humedales: la cuenca alta del Guadiana. Fundación Marcelino Botín-Mundi Prensa. Madrid. - Fornés, J. M. y Llamas, M. R. (eds.) (2003). Conflictos entre el desarrollo de las aguas subterráneas y la conservación de los humedales: litoral mediterráneo. Fundación Marcelino Botín-Mundi Prensa. Madrid. - Gunn, J. (2004). Encyclopedia of caves and karst science. Ed. Fitzroy Dearborn, USA. - Llamas, M. R. y otros (2001). Aguas subterráneas: retos y oportunidades. Ed. Mundi- Prensa. Madrid. - Martínez, J. y Ruano, P. (1998). Aguas subterráneas, captación y aprovechamiento. Ed. Progensa. Sevilla. - Ministerio de Medio Ambiente (2000). Libro blanco del agua en España. Madrid. - Moreno Merino, L. (2008). Hidrogeología urbana de Zaragoza. - Roscoe Moss Company (1990). Handbook of ground water development. Ed. John Wiley and Sons. USA - White, W. B. (1988). Geomorphology and hydrology of karst terrains. Oxford University Press. - Prácticas de Hidrogeología - García, E. y otros (2001). Prácticas de Hidrogeología para estudiantes de Ciencias Ambientales. Univ. Miguel Hernández, Elche. - Lee, K., Fetter, C. W. y McCray, J. E. (2002). Hydrogeology laboratory manual. Ed. Pearson ed., USA. OTRAS FUENTES DE INFORMACIÓN - Mapas topográficos y fotografías aéreas. Un especialista en hidrología de campo debe de ser diestro en el uso de los mapas y ser capaz de localizar con precisión su posición en un mapa de cualquier escala. Los mapas topográficos y fotografías aéreas permiten obtener de forma fácil una primera imagen de la zona de estudio (relieve, características de la red fluvial, usos del suelo, etc.), planear los itinerarios de campo y

8 registrar la posición de diferentes datos de interés hidrológico (inventario de puntos de agua, infraestructuras hidráulicas, etc.). Entre las fuentes de información se pueden citar: Instituto Geográfico Nacional - Instituto Cartográfico de Andalucía - ortofoto de Modelo Digital del Terreno de Andalucía. Cartografía digital. - Imágenes de satélite (LANDSAT) - Cartografía geológica. La cartografía geológica aún no se ha completado en muchos países. Gran variedad en cuanto a escalas y detalles; muchos se publican con memoria explicativa. A menudo es posible localizar cartografía inédita en universidades con departamentos de geología. - Instituto Geológico y Minero de España - U. S. Geological Survey - British Geological Survey - Bureau de Recherches Géologiques et Minières - Atlas Hidrogeológico de Andalucía y de las distintas provincias. - Datos hidrológicos. - Organismos internacionales - Global List of Activities - Water Resources - Agencia Europea del Medio Ambiente - U. S. Geological Survey - Organismos nacionales - Agencia Estatal de Meteorología - Confederaciones Hidrográficas. Datos del Anuario de Aforos Instituto Geológico y Minero de España (SIAS, Sistema de Información del Agua Subterránea) - Red ICA (calidad del agua) - Agencia Andaluza del Agua - Agencia Catalana del Agua - Informes y publicaciones científicas. Informes de organismos públicos, universidades y empresas, publicaciones en revistas científicas, comunicaciones a congresos, etc. - Otras universidades. -Universidad de Buenos Aires: - Universidad de Salamanca: &IDP=CL&IDI=1