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Hidrologia Subterránea

Hidrología Subterránea

Jesus Carrera

Arquitectura del Paisaje

• Definiciones básicas• Flujo del agua subterránea. • Ley de Darcy• Características• Protección de las aguas subterráneas• Recarga artificial• Humedales


AGUAS SUBTERRÁNEAS: DEFINICIONES BÁSICAS


ACUÍFEROS Y ACUITARDOS

• ACUÍFERO: Formación geológica que contiene agua y la transmite (permeabilidad alta)

• ACUITARDO: Formación geológica que contiene agua pero apenas la transmite (permeabilidad baja)

• ACUICLUDO: Contiene agua que no fluye (perm. muy baja)


• ACUÍFERO CONFINADO

• ACUÍFERO LIBRE


EN UN ACUÍFERO NORMAL

• Movimiento muy lento (pocos m/día). Bueno y malo a la vez

• Gran tiempo de renovación. Bueno y malo a la vez

• Perturbación amortiguada y con retraso

• Muy heterogeneos

Captación Transmite Almacena

Acuífero

Acuitardo

Acuícludo

SI SI SI

SI

SI

POCO???

NO NO


NIVEL PIEZOMÉTRICO

Es la variable de estado en temas de hidráulica (como la temperatura en temas de calor)

Es la energía por unidad de peso del agua

Bernouilli:

Veloc. del agua subterránea V: desde

asi

( es muy pequeño)

Nivel piezométrico

- Se mide en metros respecto al nivel de referencia (mar)

- Es el nivel del agua en los pozos

2

2= + +

γp vh z

g

1 mmsiglo 10

diam

4 2 2 224 9

2 2(10 ) /10 10 0.5 10

dia 2 2.9.8 /

−− −= ≈ = =

m sm m vv ms g m s

2

2v

g

= +γPh z


SUPERFICIE PIEZOMÉTRICA

Es la representación de la distribución espacial de nivelesSuperfície piezométrica: la indicada por los niveles. En acuíferos libres coincide con la freática

Isopiezas: curvas de igual nivel piezométrico

2015

10

0 5 km N

Superficie piezométrica

A

A’

A’A SECCIÓN A-A’

20

10

Línea de Flujo: Indica la dirección del flujo de agua. Es perpendicular a las isopiezas

Isopiezas


Representación de la evolución temporal de los niveles en un pozo

HIDROGRAMA


POROSIDAD Y PEMEABILIDAD

POROSIDAD (Ø)Volumen de poros dividido entre volumen total

PERMEABILIDAD (conductividad hidráulica) (K)Facilidad con que el agua se mueve a través de un medio poroso

No confundirlas

La porosidad es grande si la proporsión de poros es grande

La permeabilidad es grande si los poros son grandes y están bien conectados


L

∆h = h1 – h2Q

Qh1

h2

Plano de referencia horizontal

h1

h2

K= caudal de agua por unidad de superfície / pérdida de nivel por unidad de longitud

grad h= gradiente de h =

q flujo (velocidad de Darcy): Caudal por unidad de superficie

La velocidad del agua es

LEY DE DARCY

= −q K grad h

=q Q A

=φqv

1 2− =

h hgrad hL


EJEMPLO

Si la porosidad es 0.2, la velocidad media del agua será

10 2 0.08 8%100

grad h −=− = =

10 0.08 0.8 /= − = =q k grad h x m d

2 3. 0.8 6 4.8 /mQ q A x m m dd

= = =

0.8 / 4 /0.2

q m dv m dφ

= = =


La transmisividad se mide mediante ensayos de bombeo

Al bombear baja el nivel. De la velocidad con que baja, se deducen transmisividad y coeficiente de almacenamiento.

Medida del caudal

Generador eléctrico

CableMedida del nivel

Bomba eléctrica sumergible

Pozo de bombeo Pozo de observación

Tubería de impulsión


ELEMENTOS DE UN ESTUDIO HIDROGEOLÓGICO

•CARTOGRAFÍA GEOLÓGICA

•INVENTARIO DE PUNTOS DE AGUA

•MAPAS DE USOS DEL SUELO

•ESTUDIOS METEOROLÓGICOS

•PIEZOMETRÍA

•PARÁMETROS HIDRÁULICOS

•CALIDAD DEL AGUA

•SINTÉSIS (MODELO)

La mayoría de estos elementos están disponibles en la mayoría de los sitios consultar!


UTILIZACIÓN DE AGUAS SUBT. PARA SUMINISTRO

PREMISAS BÁSICAS-A mayor o menor profundidad, siempre hay agua subterránea rellenando poros y fisuras-A veces, medios poco permeables, es difícil extraer este agua.PRODUCCIONES TÍPICASPozos muy buenos ~ 100 l/seg 8 x 106 l/día(consumo de una ciudad de 40000 habitantes)

Pozos pobres ~ 0.1 l/seg 800 l/día(suficiente para 4 personas


COSTES- Excavación ~ 20000 pts/m- Equipo (muy variable 50000 a 1 Mpts)- Mantenimiento

VENTAJAS- Calidad constante (generalmente buena)- Barato

INCONVENIENTES- Impactable


Formas de interacción Río-Acuífero

1)Río ganador

hacuífero> hrío

Condiciones naturales habituales

hacuífero

hrío

hacuífero

Vista en planta

Isopiezas

q variable

Río Zona hiporreica

Sensible a avenidas

Importancia ecológica

Bosque de ribera

floreciente


Vista en planta

Isopiezas

q variable

Río

2) Río perdedor, pero conectado

hacuífero< hrío

Condiciones influidas por bombeo

hacuífero

hrío

Zona hiporreica

Se colmata más

Más sensible a avenidas

hacuífero

Bosque de ribera estresado


hacuífero

hrío

Vista en planta

Isopiezas

q poco sensible a traza del río

q controlado por lecho, se concentra en avenidas

Río

Bosque de ribera extinguido

3) Río perdedor, pero desconectado (colgado)

hacuífero<< hrío

típicamente hacuífero< hrío – 2 ancho

Condiciones influidas por bombeo intenso


INTRUSIÓN MARINA

Sección

Planta

Para que el mar no penetre indefinidamente hacia aguas adentro es necesario que haya una cierta salida de agua dulce. La posición del pie es muy sensible a Q.


PROTECCIÓN Y VULNERABILIDAD DE ACUÍFEROS.

Recuperación de acuíferos muy cara

Abandono de acuíferos

Recurso: - Latente - Insust.

Protección:

- Limitación de actividades en: - Zonas delicadas… (recarga…)- Zonas de protección…(entorno de pozos)

- Seguimiento y control - Vulnerabilidad (mapas de orientación al vertido de residuos,

IGME)

Marco legal:

Ley de aguas (BOE 8-8-85)Reglamentos R.D. 840/1986 (BOE 30-4-86)

R.D. 927/1988 (BOE’s 31-8 y 29-9-88)


IMPACTO DE LAS OBRAS PÚBLICAS SOBRE LA CANTIDAD

OBSTRUCCIONES

EFECTOS

1. Inundación de bajos2. Salinización por evaporación3. Encharcamiento4. Rebajamiento del N.F. aguas abajo


IMPACTO DE GRANDES EXPLOTACIONES

1. Secado zonas húmedas2. Avance intrusión marina3. Contaminación suministro4. Secado de pozos existentes


IMPACTOS SOBRE LA CANTIDAD: DRENAJES

EFECTOS1. Salinización de pozos2. Secado de marismas y zonas húmedas3. Secado de pozos4. Secado de manantiales 5. Subsidencia6. Secado de freatofitas


IMPACTO DE LAS OBRAS PÚBLICAS SOBRE LA CALIDAD

ASPECTOS COMUNES

EXCAVACIONES- Aumentan vulnerabilidad del acuífero:

- Eliminan suelo- Acercan N.F. a la superficie

- Zonas preferentes de vertidos: - Prod. Industriales tóxicos …!!- Basuras

- Lixiviado salino- Aguas duras- Medio reductor Fe y Mn….- SH2, NH3, CH4

RELLENOS- Algunos materiales inertes (p.ej. yeso)

Favorecen la disolución de productos tóxicos- Algunos productos (p. ej. boratos) son

tóxicos en muy bajas concentraciones


IMPACTO DE OBRAS VARIAS

Durante construcción:- Los comunes a otras obras públicas

- Drenaje- Excavación- Rellenos- Etc

Durante operación:

1. En grandes superficies asfaltadas reducción de la recarga

2. Debajo de las grandes superficies (especialmente si hay materia orgánica) se genera ambiente reductor disolución metales

3. Zonas preferentes de vertidos ilegales / Gasolineras – pérdidas de gasolina

4. Recarga de materia orgánica (aceite, caucho…), especialmente nocivo si después el agua se clora / En zonas muy frías (empleo de sal contra el hielo): recarga de ClNa.


OBRAS HIDRÁULICAS. REGADÍO

1. Elevación del nivel freático probs. Asociados

2. Infiltración de aguas de calidad distinta a la del acuífero

- Movilización contaminante- Mineralización ….

3. Infiltración excesos de riego – Salinización– Pesticidas– Elev. Nivel freat.– Nitratos– Mineralización

4. Descensos de nivel freático, con los problemas asociados, por drenajes y/o bombeos.


OBRAS SANITARIAS. VERTEDEROS

Es una de las principales causas de contaminación en todo el mundo


Contaminantes: tipos

• Metales pesados• Contaminantes orgánicos

DQO: Dem. química oxígenoCOD: Carbono, org. DisueltoAOC: Carbono orgánico “asimilable”

Elementos traza (asoc)

• Cont. Biológica (microorganismos (bacterias y virus))

• Elementos “mayoritarios” (se detectan por caract. organolépticas)


OBRAS SANITARIAS. COLECTORES


RESTAURACIÓN DE ACUÍFEROS

• Suprimir causas y dejar la recuperación a mecanismos naturales

• Eliminar contaminante con pozos, zanjas, drenes

• Dilución por recarga• Barreras:

– Hidráulicas– Impermeables

• Extracción - tratamiento – inyección• Fijación de contaminantes de forma química• Excavación de zonas contaminadas

LENTO Y/O CARO

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