Hidrología subterránea

CAPÍTULO 9. CONCEPTOS DE HIDROL. SUBTERRÁNEA
9.1 Presencia del agua en el interior de la corteza terrestre
Como es conocido una parte importante de la lluvia se infiltra en el terreno, parte de la cual alcanza las capas
profundas.
Si analizamos un corte geológico cualquiera se observa que siempre a una profundidad mas o menos
importante, existen estratos impermeables que crean una barrera para el agua, de forma que por encima de
ellos si existe suficiente agua, ésta se acumulará quedando saturados todos los poros y formando la zona
saturada dentro de la cual se originan los acuíferos. La línea de separación de la zona saturada de la zona
superior no saturada se denomina nivel freático.
La zona superior se denomina zona no saturada y en ella está, de arriba abajo, la zona reticular donde las
raíces de las plantas toman el agua necesaria para su ciclo vegetativo.
9.2 ACUÍFEROS
Se denomina acuífero a una masa de agua existente en el interior de la corteza terrestre debida a la existencia
de una formación geológica que es capaz de almacenar y transmitir el agua en cantidades significativas. Los
acuíferos pueden ser libres o confinados. Los acuíferos confinados están limitados en su parte superior por
un estrato por un estrato impermeable y pueden llegar a estar en presión dando lugar a los pozos artesianos
cuando el estrato superior impermeable es perforado. Los acuíferos libres no tienen ninguna capa
impermeable que lo limite, de modo que el nivel freático aumenta o disminuye en función de la lluvia que
almacene.
El agua de los acuíferos está contenida en los poros, por ello cuando se extrae agua de un acuífero se produce
un fenómeno de disminución de volumen, denominado subsidencia y que es el causante del lento hundimiento
de áreas de la superficie terrestre
Desde el punto de vista de la hidrología, el fenómeno más importante relacionado con los acuíferos es la
recarga y descarga de los mismos.
La recarga natural de los acuíferos procede básicamente del agua de lluvia que a través del terreno pasa por
infiltración a los acuíferos. Esta recarga es muy variable y es la que geológicamente ha originado la existencia
de los acuíferos.
Por otra parte la recarga natural tiene el límite de la capacidad de almacenamiento del acuífero de forma que
en un momento determinado el agua que llega al acuífero no puede ser ya almacenada y pasa a otra área,
superficie terrestre, río, lago, mar o incluso o otro acuífero.
La salida natural de un acuífero a la superficie terrestre en un punto localizado se denomina manantial. Estos
se localizan en una discontinuidad del estrato impermeable, ladera, cauce de río, falla o diaclasa, dando origen
a manantiales cuyo nombre recoge la situación: manantiales de ladera, de falla, de diaclasa, etc.
La descarga de un acuífero a un río es un fenómeno habitual como también es normal el contrario, la recarga
de un acuífero por un río. Existiendo una relación acuífero−río muy importante en la cual el sentido del flujo
depende básicamente de los niveles de agua en el río y en el acuífero así como de la geomorfología de la zona.
9.3 OTRO TIPO DE FORMACIONES
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ACUICLUDO. Es un tipo de formación capaz de almacenar agua pero no de transmitirla, ya que es porosa
pero no permeable. Están constituidas por materiales como arcillas y margas y no son aptas para la
explotación hidrogeológica.
ACUITARDO. Es una formación capaz de almacenar y transportar agua, aunque muy lentamente. Este tipo
de formación tampoco es apto para su explotación hidrogeológica, a no ser que se precise muy poco caudal.
Están constituidos por arcillas y arenas.
ACUÍFUGO. Este tipo de formación no almacena ni transmite agua, por lo que no son aptos para ningún
tipo de explotación hidrogeológica. Están localizados en macizos plutónicos no fragmentados como granito y
gabro, o en roca metamórfica como pizarra, arcilla, etc.
9.4 Cuantificación de los recursos de un acuífero
El volumen de agua existente en un acuífero es función del área del acuífero y de la porosidad media. Esta
relación queda expresada en la ecuación: V = A·b·m .
Donde V es el volumen total, A es el área del acuífero, b es el espesor medio del acuífero y m es la porosidad
media.
El parámetro m es distinto de e, que indica la porosidad eficaz y que resulta del siguiente cociente: e =
Vol. de los poros por los q. Circula agua / Vol. total del acuífero .
Pero no toda el agua existente en el acuífero puede ser extraída; por ejemplo, en el caso de los acuíferos no
confinados, sólo una parte del total puede ser extraída quedando el resto atrapado dentro del acuífero. Por ello
se define un valor del caudal específico útil del acuífero, como el volumen extraído por unidad de superficie
del acuífero para un metro de descenso del nivel freático.
Este valor depende de la porosidad de la roca y también de las características de retención del agua. Su valor
es muy variable pero un rango razonable está entre 0,05 y 0,40.
9.5 LEY DE DARCY
Darcy en 1856 cuantifica el caudal de agua filtrado a través de arenas según la ley:
Q = K·A·(h / L)
Donde Q es el caudal filtrado, A es el área de la sección, h es el incremento de presión entre los puntos
extremos, L es la distancia entre dichos puntos y K es el coeficiente de permeabilidad.
Si denominamos gradiente hidráulico al cociente i = h / L , se tiene que: Q = A·K·i . Teniendo en cuenta
que V = Q / A , finalmente queda que: V = K·i .
El valor de K depende de la viscosidad del fluido , de la gravedad g y de la densidad del fluido , según la
ecuación: K = (k··g) / , donde k es la permeabilidad intrínseca del medio, que depende del
empaquetamiento, del tamaño y de la redondez del grano.
VALORES MEDIOS DE m Y K PARA DISTINTOS TIPOS DE ROCA
ROCA
m
K (cm/s)
arenisca
0.35
10−4
marga
0.35
10−7
arena
0.40
10−2
grava
0.30
10−1 ó >
limo
0.45
10−5
arcilla
0.40
10−8 ó <
caliza
0.30
10−4
esquisto
0.37
10−4 ó <
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