AGUAS SUBTERRÁNEAS

AGUAS
SUBTERRÁNEAS
HIDROGRAFÍA
GEOGRAFÍA
FACULTAD DE FILOSOFÍA Y LETRAS.
U.N.T.
JOSÉ BUSNELLI
AGUAS SUBTERRÁNEAS
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.
AGUAS SUBTERRÁNEAS
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.
AGUAS SUBTERRÁNEAS
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
AGUAS SUBTERRÁNEAS
AGUAS FREÁTICAS Y CONFINADAS
AGUAS SUBTERRÁNEAS
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
AGUAS SUBTERRÁNEAS
AGUAS FREÁTICAS Y CONFINADAS
¿Qué es la porosidad y la
permeabilidad?
DEFINIR!!!
AGUAS SUBTERRÁNEAS
AGUAS FREÁTICAS Y CONFINADAS
El agua subterránea puede alojarse en
el suelo y subsuelo Poros
Porosidad
primaria
Porosidad
secundaria
Espacio poroso de las rocas sedimentarias,
donde la circulación del agua depende de la
permeabilidad.
Fracturas en rocas ígneas y metamórficas
(Cristalinas y densas)
Disolución Mayormente calizas, tb margas,
yeso, etc.
AGUAS SUBTERRÁNEAS
AGUAS FREÁTICAS Y CONFINADAS
Aguas freáticas ≠ Acuíferos profundos
Las aguas subterráneas no son ríos
subterráneos!!!
AGUAS SUBTERRÁNEAS
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.
AGUAS SUBTERRÁNEAS
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.
AGUAS SUBTERRÁNEAS
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.
AGUAS SUBTERRÁNEAS
AGUAS FREÁTICAS
Aguas freáticas en materiales porosos
Perfil freático
Zonas:
De recarga.
De descarga.
Ejemplo de freática en un abanico
aluvial hacer gráfico!
AGUAS SUBTERRÁNEAS
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!
AGUAS SUBTERRÁNEAS
AGUAS FREÁTICAS
Aguas freáticas en materiales porosos
Variaciones del caudal
Relación ríos-capas freáticas.
Ríos efluentes-Capas
influentes.
Efluente en período
de lluvia e influente en
época de sequía
Ríos influentesCapas efluentes.
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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.
AGUAS SUBTERRÁNEAS
AGUAS FREÁTICAS
Aguas freáticas en rocas cristalinas
Más destacado Nivel freático ≠
topográfico.
Hacer gráfico
AGUAS SUBTERRÁNEAS
AGUAS FREÁTICAS
Aguas freáticas en rocas carbonáticas
TB Nivel freático ≠ topográfico.
Acá si pueden haber verdaderos ríos
subterráneos.
AGUAS SUBTERRÁNEAS
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.
Estación húmeda
verano
Estación seca invierno
Capa y cauce en equilibrio.
Hacer gráfico
AGUAS SUBTERRÁNEAS
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)
Zonas llanas
Descarga de
la capa freática
NF cerca de
la superficie
Aflora por intersección con la superficie
topográfica bañados, esteros y lagos.
Evaporación y transpiración.
Zonas montanas
NF profundo
Alimentan los ríos de montaña.
AGUAS SUBTERRÁNEAS
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).
AGUAS SUBTERRÁNEAS
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.
AGUAS SUBTERRÁNEAS
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.
AGUAS SUBTERRÁNEAS
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.
AGUAS SUBTERRÁNEAS
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.
APUNTES DE
GEOLOGÍA
GENERAL 1994.-
AGUAS SUBTERRÁNEAS
HIDROGEOLOGÍA
Zonas del subsuelo:
INTRODUCCIÓN
Nuevo gráfico del ciclo hidrológico.
Babilónicos?.
Egipto y la Mesopotamia.
Perrault (1674).
Tipos de aguas del
subsuelo:
No saturada.
De saturación
intermitente.
De saturación
permanente.
Perfil transversal de las zonas
Acuíferos costeros
Gráfico y funcionamiento
Agua meteórica.
Oasis
Agua congénita.
Simas y cavernas calcáreas
Agua juvenil.
FALTA AMPLIAR
PARA EL 2012.
Manantiales termales &
geysers
Pingos
AGUAS SUBTERRÁNEAS
HIDROGEOLOGÍA
Manantiales termales & geysers
AGUAS SUBTERRÁNEAS
HIDROGEOLOGÍA
Manantiales termales & geysers
AGUAS SUBTERRÁNEAS
HIDROGEOLOGÍA
Pingos
AGUAS SUBTERRÁNEAS
HIDROGEOLOGÍA
Pingos
AGUAS SUBTERRÁNEAS
AGUAS CONFINADAS
POZOS DE BOMBEO Y CONOS DE DEPRESIÓN
Falta ampliar todo
HIDROGEOLOGÍA DEL 2000.
Vilela Biblioteca del Lillo.
AGUAS SUBTERRÁNEAS
FALTAS
TP 4 Y 5 DE HIDROGEOLOGÍA DEL 2000 Y
TP4 DE 2011