AGUAS SUBTERRÁNEAS
Las aguas
subterráneas 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. Las aguas subterráneas también son a menudo extraídas para usos
agrícolas, municipales e industriales mediante la construcción y operación de pozos
de extracción.
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.
ESTRUCTURA
Un acuífero
es un terreno rocoso permeable dispuesto bajo la superficie, en donde se
acumula y por donde circula el agua subterránea.
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.
TIPOS DE
Desde el
punto de vista de su estructura, ya se ha visto que se pueden distinguir los
acuíferos libres y los acuíferos confinados.
río o lago
(a), en este caso es la fuente de recarga de ambos acuíferos.
-suelo poroso
no saturado (b).
-suelo poroso
saturado (c), en el cual existe una camada de terreno --impermeable (d), formado,
por ejemplo por arcilla, este estrato impermeable confina el acuífero a cotas
inferiores.
-suelo
impermeable (d).
-acuífero no
confinado (e).
-manantial
(f);
pozo que
capta agua del acuífero no confinado (g).
pozo que
alcanza el acuífero confinado, frecuentemente el agua brota como en un surtidor
o fuente, llamado pozo artesiano (h).
ZONA DE AERASION Y SATURACION
-Zona de
saturación:
zona porosa saturada de agua, forma el acuífero subterráneo.
-Zona de
aireación:
encima de la anterior. Sus poros no están completamente llenos de
agua. El movimiento del agua es vertical.
-Zona
capilar:
parte por donde asciende el agua desde la zona de saturación.
-Nivel
freático:
plano que limita el acuífero en su parte superior.
-Nivel
piezométrico:
plano al que llegaría el agua si no estuviera confinada en la
parte superior por un estrato impermeable.
Existen
distintos tipos de acuíferos: los confinados y libres se diferencian entre sí
por la impermeabilidad del límite superior. En los primeros el agua está a una
presión mayor que la atmosférica y, si se perfora la capa impermeable, asciende
hasta el nivel piezométrico. Cuando el nivel piezométrico está por encima de la
superficie del terreno, forma un pozo artesiano en el que el agua sale como un
surtidor.
Por último,
los acuíferos fósiles tienen una recarga no renovable a escala temporal humana.
Los
acuíferos subterráneos están estrechamente relacionados con los superficiales,
que son alimentados por infiltración, y el nacimiento de los ríos se
correspondes con la salida al exterior de las aguas subterráneas. También
pueden originar lagunas si la superficie topográfica corta el nivel freático.
Si los
acuíferos están situados cerca de la costa, además del problema de
sobreexplotación por extraer más agua de los que se recarga por la
infiltración, pueden salinizarse por un proceso conocido como intrusión salina.
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.
Encima del
nivel freático, en la franja de capilaridad y zonas vadosas, el agua esta
sometida a tensión por lo la presión del fluido es menor que la atmosférica.
Por debajo del nivel freático, en la zona saturada, la presión del fluido
excede a la atmosférica. El nivel freático esta definido como la superficie en
la cual la altura de presión es igual a cero.
FACTORES QUE INFLUYEN EN EL ALMACENAMIENTO Y LA CIRCULACIÓN DE LAS AGUAS SUBTERRÁNEAS:
La
naturaleza de los materiales subsuperficiales 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
Alude a la
cantidad de espacios vacíos dentro de la masa rocosa; la arcilla y la arena son
porosas, igualmente una arenisca mal cementada o una roca fracturada o con
planos de disolución, porque hay volumen de espacios vacíos en el seno de la roca.
PERMEABILIDAD
alude a la
capacidad que tiene un material de permitir que se establezca el flujo de aguas
subterráneas cualquier fluido a través suyo. Ello dependerá de la porosidad y de
la conexión entre las aberturas e intersticios, y del tamaño y forma de tales
conductos.
1)Tamaño de
los huecos interconectados (poros, fracturas, etc.)
2)La
granulometría de las partículas rocosas
3)Naturaleza y
rugosidad de la superficie de estas partículas
4)La dirección
dentro del terreno (anisotropía).
FILTRACIÓN
La
filtración varía mucho, según la naturaleza del suelo, la vegetación y la
estación.Un suelo arenoso y desnudo puede absorber del 30 al 60 % del agua
lluvia caída.El mismo terreno arenoso recubierto de vegetación, sólo deja
filtrar un 10 %,exclusivamente durante el otoño y el invierno.
CUENCAS
HIDROGEOLOGICAS
La geología interviene mediante dos factores en la presencia del agua subterránea:
La
naturaleza de las rocas, que determina la permeabilidad del acuífero.
La
estructura de los acuíferos que condiciona la circulación subterránea.
La cuenca
hidrogeológica es “la unidad estructural que almacena un manto acuífero”, por
consiguiente, de ella dependerá la circulación subterránea y las reservas.
Ejemplo: Una
cubeta sinclinal, sería el típico caso de una cuenca hidrogeológica, como El
Calerizo de Cáceres.
La cuenca
vertiente o cuenca hidrológica es una zona del relieve en la que las aguas
superficiales circulan y se reúnen hacia un lugar común (río, lago, etc.). Está
determinada por la geomorfología, es decir, por las líneas de crestas o
divisorias de aguas vertientes.
La cuenca
vertiente y la cuenca hidrogeológica de una región determinada no tienen que
presentar necesariamente los mismos límites. Las cuencas hidrológicas subterráneas,
salvo casos excepcionales, no coinciden con las cuencas hidrológicas
superficiales, ya que de una manera general los accidentes topográficos no
reflejan siempre la estructura del subsuelo, ni la disposición de los estratos
permeables e impermeables o los accidentes tectónicos ocultos.
La
circulación del agua subterránea en el interior de una cuenca hidrogeológica
queda delimitada por la presencia de las rocas impermeables que constituyen el
substrato regional y por los accidentes geológicos: fallas, estratificación,
etc, que condicionan la disposición y la profundidad del basamento impermeable.
Clasificación de las aguas subterráneas
Existen
numerosas clasificaciones de las aguas subterráneas: Por su origen, tiempo
de contacto
con el acuífero, composición química, etc, que sólo dan una información
general con
vistas a su uso doméstico, urbano, industrial o agrícola.
- 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.
Algunas
están relacionadas con los fenómenos magmáticos profundos, por lo que muchas
veces son termales y por esta razón tienen gran cantidad de sales solubles.
- Aguas saladas o salmueras: Son de origen marino en su mayor parte, pero su larga permanencia dentro de las rocas les confiere una composición diferente ala 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.
Juan Gil
Montes Recursos Hidrogeológicos 15
RELACIÓN
ENTRE AGUAS SUBTERRÁNEAS Y SUPERFICIALES
. Los
manantiales:
Un manantial
puede definirse como un punto de la superficie del terreno que de modo natural
descarga a la superficie una cantidad determinada de agua, procedente de
un acuífero
o embalse subterráneo. La descarga de estos acuíferos no se efectúa únicamente
mediante los manantiales sino que también puede producirse mediante
evaporación
al estar en contacto la zona saturada con la superficie del terreno. En ocasiones,
la descarga del embalse subterráneo se realiza mediante la
evapotranspiración
de las plantas cuyas raíces alcanzan la zona saturada.
Los términos
fuente y manantial son sinónimos, si bien el primero puede referirse
también a
las captaciones subterráneas y el uso del segundo se reduce exclusivamente a
las
surgencias naturales.
Clasificación de los manantiales:
Existen
numerosos tipos de clasificaciones según el aspecto que sea considerado: El tipo de
materiales geológicos que constituyen el acuífero, la estructura del terreno,
el
régimen del
caudal o según la composición química y la temperatura de sus aguas.
-
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.[cita requerida]
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.
Clasificación según sus temperaturas
Composición
mineral
Aguas
ferruginosas: presentan fundamentalmente hierro en su composición.
Especialmente eficaz para paliar estados carenciales y dolencias hepáticas.
Aguas
cloruradas: presentan cloro. Estimulan las secreciones digestivas, entre otras.
Aguas
sulfuradas y sulfurosas: con azufre. Muy utilizadas en el campo de la
hidrología médica, las primeras son ácidas y lodosas.
Aguas
sulfatadas: aparte de azufre pueden incluir sodio, calcio, magnesio o cloro en
su composición. Muy utilizadas.
Aguas
bicarbonatadas: con bicarbonato. Frías y alcalinas. Se utilizan en estados de
acidez gástrica.
Prácticamente
cualquier país puede presentar dentro de sus límites aguas termales. Algunas
localizaciones importantes están en áreas volcánicas de Nueva Zelanda, México,
Islandia, Japón, Ecuador, Colombia, Bolivia, Chile, Perú, Panamá, el Parque
central Yellowstone en Estados Unidos, Jilamito en Arizona, Atlántida en
Honduras, y el pueblo de Coamo en Puerto Rico.
En Nicaragua
existen aguas termales en Tipitapa, donde se encuentra saunas ricas en azufre
utilizada para terapias, y baños con aguas sulfuradas.
También
existen aguas termales al norte de Uruguay, en los departamentos de Artigas,
Salto y Paysandú, y en Venezuela cerca de Tabay en el estado Mérida, en
Trincheras, estado Carabobo y en el estado Sucre cerca de Cariaco.
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.
Su nombre
surgió en Artois (llamada en castellano Artesia), Francia, donde en 1126 se
perforó el más antiguo de Europa. Muchos siglos antes ya se excavaban en Siria
y Egipto. En el desierto del Sahara se usaban para alimentar los oasis. En
España es famoso el de Cella, en Teruel.
es la
densidad del fluido, g la aceleración de la gravedad, y z es la altura.
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, por ejemplo, en una
ladera. Hay fuentes que pueden originar grandes ríos, como el caso del Ebro o
el Ruidera.
En ocasiones
la sobreexplotación de los acuíferos provoca la desecación de los humedales.
Este problema está ocurriendo en el Parque Nacional de Las Tablas de Daimiel,
el mayor humedal de España.
PROCESOS CARSTICOS
DEFINICIÓN:
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).
VALLES
CIEGOS:
Son valles
cuyo curso de agua superficial desaparece en un sumidero kárstico, presentando
fisonomía en "fondo de saco". Normalmente se adaptan a fracturas
determinadas. Cuando llevan mucho tiempo funcionado se asemejan a uvalas. Los
valles ciegos que se presentan en nuestra zona desarrollan su circulación sobre
margas finalizando en sumideros.
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:
MIS VIDEOS
AGUAS SUBTERRÁNEAS
CUENCAS HIDROGEOLOGICAS
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