domingo, 25 de octubre de 2015

SEMANA 9: AGUAS SUBTERRANEAS



AGUAS  SUBTERRÁNEAS

DEFINICION:

Son el agua situada por debajo de la superficie del suelo en los espacios porosos del suelo y en las fracturas de las formaciones rocosas. Una unidad de roca o un depósito no consolidado se denomina Acuífero cuando se puede producir una cantidad de agua utilizable.
La profundidad a la que los espacios de los poros del suelo o las fracturas y los vacíos en la roca a ser completamente saturados de agua se llama Capa freática. El agua subterránea es recargada de, y eventualmente fluye hacia la superficie natural, la descarga natural a menudo se filtra, y se pueden formar los oasis o los humedales.
 
DISTRIBUCION:

Una zona de saturación:

 Que es la situada encima de la capa impermeable, donde el agua rellena completamente los poros de las rocas. El límite superior de esta zona, que lo separa de la zona vadosa o de aireación, es el nivel freático y varía según las circunstancias: descendiendo en épocas secas, cuando el acuífero no se recarga o lo hace a un ritmo más lento que su descarga; y ascendiendo, en épocas húmedas.


Una zona de aireación o vadosa: 

Es el espacio comprendido entre el nivel freático y la superficie, donde no todos los poros están llenos de agua. Cuando la roca permeable donde se acumula el agua se localiza entre dos capas impermeables, que puede tener forma de U o no, vimos que era un acuífero cautivo o confinado. En este caso, el agua se encuentra sometida a una presión mayor que la atmosférica, y si se perfora la capa superior o exterior del terreno, fluye como un surtidor, tipo pozo artesiano.

ACUÍFERO:


Un acuífero es aquel estrato o formación geológica permeable que permite la circulación y el almacenamiento del agua subterránea por sus poros o grietas. Dentro de estas formaciones podemos encontrarnos con materiales muy variados como gravas de río, limo, calizas muy agrietadas, areniscas porosas poco cementadas, arenas de playa, algunas formaciones volcánicas, depósitos de dunas e incluso ciertos tipos de arcilla.

MOVIMIENTO DEL AGUA SUBTERRÁNEA:

El agua subterránea fluye a través de espacios interconectados, a lo largo de microfisuras entre las partículas y a través de fracturas de mayor escala. El movimiento se produce en respuesta a las diferencias de elevación y presión del fluido. La fuerza directriz se mide en términos de altura hidráulica. El agua subterránea fluye de regiones donde la altura hidráulica es alta hacia regiones donde dicha altura es baja.

Factores que influyen en el almacenamiento y la circulación de las aguas subterráneas:

La naturaleza de los materiales sub superficiales influye mucho en la velocidad del movimiento del agua subterránea y en la cantidad de agua subterránea que puede almacenarse. Dos factores son especialmente importantes: la porosidad y la permeabilidad.


Porosidad:

El agua empapa el terreno porque el lecho de roca, el sedimento y el suelo contienen innumerables huecos o aperturas, Estas aperturas son similares a las de una esponja y a menudo se denominan poros. La cantidad de agua subterránea que puede almacenarse depende de la porosidad del material, que se define como el porcentaje del volumen total de roca o de sedimento formado por poros. Los huecos son con frecuencia espacios que quedan entre las partículas sedimentarias, pero también son comunes las diaclasas, las fallas, las cavidades formadas por disolución de la roca soluble, como la caliza, y las vesículas (vacíos dejados por los gases que escapan de la lava).
Las variaciones de porosidad pueden ser grandes. El sedimento es a menudo bastante poroso y los espacios abiertos pueden ocupar entre el 10 y el 50 por ciento del volumen total del sedimento. El espacio poroso depende del tamaño y la forma de los granos, de cómo están empaquetados, del grado de selección y, en las rocas sedimentarias, de la cantidad de material cementante. Por ejemplo, la arcilla puede tener una porosidad de hasta un 50 por ciento, mientras que algunas gravas pueden tener sólo un 20 por ciento de huecos.


Permeabilidad:

La porosidad, por sí sola, no puede medir la capacidad de un material para suministrar agua subterránea. La roca o el sedimento pueden ser muy porosos, pero no permitir el movimiento del agua a través de ellos. Los poros deben estar conectados para permitir el flujo de agua, y deben ser lo bastante grandes para permitirlo. Por tanto, la permeabilidad (permeare = penetrar) de un material, su capacidad para transmitir un fluido, es también muy importante.
El agua subterránea se mueve serpenteando y girando a través de pequeñas aperturas interconectadas. Cuanto menores sean los espacios porosos más lento será el movimiento del agua.


CUENCAS HIDROGEOLOGICAS:

Hidrogeología:

Parte de la geología que estudia el ciclo de las aguas superficiales y subterráneas, así como su prospección, captación y protección.
La cuenca hidrogeológica es “la unidad estructural que almacena un manto acuífero”, por consiguiente, de ella dependerá la circulación subterránea y las reservas.

 Clasificación de las aguas subterráneas

 Aguas meteóricas o recientes: 
 Son de origen atmosférico y tienen una composición isotópica similar a la del agua de lluvia.

 Aguas fósiles:
 Son las que han estado almacenadas durante mucho tiempo en el interior de los acuíferos cautivos. Tienen, en general, un contenido en sales muy elevado, por el largo tiempo de contacto con el terreno. 

 Aguas juveniles:
 Son aquellas que proceden directamente del interior de la corteza y que no han estado antes en la superficie. Son de origen magmático y se desprenden durante las emisiones gaseosas volcánicas. Suelen tener elevadas temperaturas y por ello, contenidos anormalmente altos de S, F, Li, SiO2 y CO2.

 Aguas minerales: 
 Son aguas de composición química muy variada, pero que se caracterizan por poseer elementos químicos en disolución en grandes cantidades.

Aguas saladas:
 Son de origen marino en su mayor parte, pero su larga permanencia dentro de las rocas les confiere una composición diferente a la original. Al atravesar niveles arcillosos muy potentes pierden gran cantidad de sus sales, aunque conservan todavía una elevada concentración de ellas por lo que no tienen interés para el consumo humano.

Manantiales:

 Manantiales de ladera:

 Se producen en el punto donde la superficie inclinada del terreno intercepta o corta una capa permeable. Suelen encontrarse en las proximidades de la zona de contacto entre las formaciones permeables e impermeables. Estos manantiales no proporcionan grandes caudales, dado el reducido tamaño del embalse subterráneo que drenan.

 Manantiales de valle:

 Se producen en las depresiones o en los valles en los que el límite superior de la zona saturada (nivel freático) alcanza la superficie topográfica.


 Manantiales intermitentes:

 Son aquellos en los que su caudal pasa de ser muy escaso o nulo a ser muy importante durante breve tiempo, debido a que la descarga se hace a través de un sifón. Estos manantiales son exclusivos de las formaciones calcáreas carstificadas.

 Manantiales de fractura: 

En las rocas ígneas y metamórficas la circulación y el almacenamiento de agua se hace fundamentalmente a través de las zonas fracturadas (fallas y diaclasas). Por lo general estos manantiales son de pequeño caudal y se extinguen en verano cuando se descarga el agua almacenada a lo largo del plano de fractura.

AGUAS TERMALES:

Se llaman aguas termales a las aguas minerales que salen del suelo con más de 5 °C que la temperatura superficial.
Estas aguas proceden de capas subterráneas de la Tierra que se encuentran a mayor temperatura, las cuales son ricas en diferentes componentes minerales y permiten su utilización en la terapéutica como baños, inhalaciones, irrigaciones, y calefacción. (ver Hidroterapia). Por lo general se encuentran a lo largo de líneas de fallas ya que a lo largo del plano de falla pueden introducirse las aguas subterráneas que se calientan al llegar a cierta profundidad y suben después en forma de vapor (que puede condensarse al llegar a la superficie, formando un géiser) o de agua caliente.


 POZO ARTESIANO:

Un pozo artesiano es aquel tipo de manantial o pozo que comunica con un acuífero cautivo de agua (o petróleo), estando el nivel piezométrico (o nivel potenciométrico) del líquido por encima del nivel freático. Hablaremos de un pozo artesiano surgente cuando el líquido confinado asciende por encima de la superficie del terreno de forma natural hasta alcanzar un nivel casi equivalente al del punto de alimentación de la capa cautiva, quedando minorado debido a la pérdida de carga.


        
APROVECHAMIENTO DE LAS AGUAS SUBTERRÁNEAS:


Las aguas subterráneas provienen de aguas superficiales que se han infiltrado en épocas de lluvia. Debido a que el agua subterránea discurre a velocidades muy lentas, estas aguas se pueden aprovechar en épocas de sequía, gracias a los pozos. Un pozo es una perforación que alcanza la zona de saturación o acuífero, por debajo del nivel freático. El agua debe ser bombeada para que alcance la superficie del terreno.

En los pozos artesianos, el agua sale a presión, no necesita ser bombeada. Esto es debido a que el acuífero está atrapado entre dos franjas de materiales impermeables y el nivel freático se encuentra por encima de la superficie del pozo artesiano.
Las aguas subterráneas pueden dar lugar también a fuentes o manantiales. Éstos se originan cuando la superficie del terreno corta el nivel freático.     
          

 PROCESOS kARSTICOS:
 

Con el nombre de karst (del alemán Karst: meseta de piedra caliza), carst o carso se conoce a una forma de relieve originado por meteorización química de determinadas rocas (como la caliza, dolomía, aljez, etc.) compuestas por minerales solubles en agua.
Un karst se produce por disolución indirecta del carbonato cálcico de las rocas calizas debido a la acción de aguas ligeramente ácidas. El agua se acidifica cuando se enriquece en dióxido de carbono, por ejemplo cuando atraviesa un suelo, y reacciona con el carbonato, formando bicarbonato, que es soluble. Hay otro tipo de rocas, las evaporitas, como por ejemplo el yeso, que se disuelven sin necesidad de aguas ácidas. Las aguas superficiales y subterráneas van disolviendo la roca y creando galerías y cuevas que, por hundimiento parcial, forman dolinas y, por hundimiento total, forman cañones.
Existen otras muchas formas kársticas según si estas formas se producen en superficie o por el contrario son geomorfológicass que aparecen en cavidades subterráneas. En el primer caso se denominan exokársticas:


Manifestaciones exokársticas:

Podemos diferenciar las distintas morfologías exokársticas más importantes caracterizándolas como siguen:

FORMAS DE ABSORCIÓN:

Se hallan en la superficie del Karst y por ellas se produce la infiltración del agua. Las principales formas, de menor a mayor tamaño, son las siguientes:

FORMAS CERRADAS:

LAPIAZ:

El "lapiaz" o "lenar", es posiblemente la forma inicial mas sencilla de "karst embrionario" que puede degenerar, posteriormente en dolinas. Se presentan, generalmente, como un conjunto de pequeñas acanaladuras o surcos estrechos (desde centímetros -"microlapiaz"- hasta 1 metro -"megalapiaz"-) separadas par crestas, a menudo agudas; o bien por orificios tubulares, "nidos de abejas" etc. Aparecen normalmente en superficies más o menos inclinadas y ausentes de vegetación.

DOLINA:
 
Son depresiones circulares o elípticas que se forman por disolución (y consiguiente pérdida de volumen)en su fase inicial, a partir de la intersección de diaclasas, generalmente a favor de las planos de estratificación, produciéndose un proceso en cadena de infiltración- disolución. En cualquier caso no se disponen caprichosamente, sino que generalmente están alineadas según fracturas o direcciones de estratificación determinadas. En sección tienen forma de cubeta o embudo. Sus dimensiones varían desde unos pocos metros de diámetro hasta incluso 500 m. (Hoyo Masallo), siendo las más frecuentes de 20 a 25 m y normalmente están rellenas en su centro por "terra rossa" o arcillas de descalcificación.
UVALA:

Como consecuencia de la evolución de la dolina, mas rápida en superficie que en profundidad- se originan, par coalescencia, las uvalas. Sus dimensiones pueden alcanzar incluso 1 Km., de diámetro. Las uvalas aumentan considerablemente la capacidad de absorción actuando como verdaderas zonas colectoras de agua en mayor escala que las dolinas.

 POLJES:
 
Son las formas superficiales más evolucionadas y de mayor tamaño así como de absorción kárstica. Son unas depresiones endorréicas de fondo plano. Normalmente presentan una disposición alargada (largo más del doble que la anchura) y vienen condicionadas por fracturas importantes. Se considera una longitud de 2 km., el límite a partir del cual es un "polje" y no una '"uvala"'. Frecuentemente, de las superficies de las "poljes" se erigen pequeñas colinas calizas, à modo de islas, que se denominan "hum" (monte Cucurío). Estas áreas endorreicas pueden estar secas o inundadas estacionalmente (en nuestro caso casi siempre secas) y por ellas pueden discurrir algunos arroyos o incluso ríos que normalmente se pierden en sumideros o "ponors" (Polje de Matienzo).
  
FORMAS ABIERTAS:

SIMAS:

Son las cavidades verticales, condicionadas bien por fracturas de este tipo, en las que la disolución y erosión ha alcanzado profundidades importantes de hasta 1000 m, o bien por el hundimiento de una dolina, de ahí que normalmente se hable de simas tectónicas y simas de hundimiento. Según su forma se habla de simas lenticulares, cilíndricas, elípticas, etc.
 
PONORS:

Son los puntos de absorción en una dolina, uvala o polje y a veces se trata de ponor-sima.

  CUEVAS, GRUTAS O CAVERNAS:

Constituyen los conductos de circulación subterránea, actual o pasada, libre o forzada. Pueden alcanzar hasta decenas de kilómetros y es frecuente en ellas los conductos secundarios ramificados a modo de laberinto. En ellas aparecen con frecuencia sifones, lagos ("gours") etc.


 SUGERENCIAS:
Son los manantiales de pequeño caudal, de alimentación alóctona y de tipo intermitente. Son producto de una diaclasa que actúa como colector del agua que discurre par la superficie y es interceptada par la diaclasa. Cada manantial de este tipo tiene una cota de salida diferente e independiente de la de los demás pertenecientes a este grupo.

EXURGENCIAS:
Son de mayores caudales, proceden de aguas colectoras del aparato kárstico y son de tipo permanente, aunque con fuertes fluctuaciones estacionales en el caudal.



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