HIDROLOGIA

Su naturaleza se compone de tres átomos, dos de oxígeno que unidos entre si forman una molécula de agua (H2O), la unidad mínima en que ésta se puede encontrar. La forma en que estas moléculas se unen entre sí determinará la forma en que encontramos el agua en nuestro entorno; como líquidos, en lluvias, ríos, océanos, camanchaca, etc., como sólidos en témpanos y nieves o como gas en las nubes.

EL AGUA

CUAL ES EL AGUA QUE CUAL ES EL AGUA QUE NECESITAMOS?NECESITAMOS?

Aunque en todo el planeta hay alrededor de 1,386 millones de km3 de agua, de ella menos de 3% (apenas unos 35 millones de km3) es agua dulce o fresca.La ventaja del agua dulce es que no tiene la concentración de sales que caracteriza el agua de mar, por esta razón, resulta apropiada para el uso y consumo de los seres humanos. Pero la cantidad disponible es poco en comparación con la cantidad de agua de mar y con las necesidades de la población mundial.

CUANTA AGUA NECESITA UNA PERSONA CUANTA AGUA NECESITA UNA PERSONA PARA VIVIR?PARA VIVIR?

El agua representa aproximadamente 70% del peso corporal de los seres humanos.

Si una persona pierde 10% del agua de su cuerpo, su vida está en situación de riesgo. Y si pierde 20%, la condición es tan grave que puede conducir a la muerte.

Se sabe que una persona debe ingerir diariamente una cantidad de agua que represente por lo menos 3% de su peso, lo que significa que el Promedio necesario de agua por persona es de aproximadamente 2 litros por día.

CICLO HIDROLOGICO O CICLO DEL AGUA

Es el proceso de circulación del agua entre los distintos compartimentos de la hidrosfera. Se trata de un ciclo biogeoquímico en el que hay una intervención mínima de reacciones químicas, y el agua solamente se traslada de unos lugares a otros o cambia de estado físicoEntonces decimos que el ciclo del agua es el conjunto de procesos por los cuales el agua circula desde la atmósfera hasta la superficie terrestre.

Evaporación:

“El agua cambia de estado líquido a gaseoso, o vapor”

La evaporación es el principal proceso mediante el cual, el agua cambia de estado líquido a gaseoso. La evaporación es el proceso por la cual el agua líquida de los océanos ingresa a la atmósfera, en forma de vapor, regresando al ciclo del agua. Diversos estudios han demostrado que los océanos, mares, lagos y ríos proveen alrededor del 90% de humedad a la atmósfera vía evaporación; el restante 10% proviene de la transpiración de las plantas.

La evaporación es el principal proceso mediante el cual, el agua cambia de estado líquido a gaseoso. La evaporación es el proceso por la cual el agua líquida de los océanos ingresa a la atmósfera, en forma de vapor, regresando al ciclo del agua. Diversos estudios han demostrado que los océanos, mares, lagos y ríos proveen alrededor del 90% de humedad a la atmósfera vía evaporación; el restante 10% proviene de la transpiración de las plantas.

 Condensación.

El agua en forma de vapor sube y se condensa formando las nubes, constituidas por agua en pequeñas gotas.

Precipitación: Es caída del agua, en forma líquida o sólida desde las nubes

La precipitación, es agua liberada desde las nubes en forma de lluvia, nieve o granizo. Es el principal proceso por el cual el agua retorna a la Tierra. La mayor parte de la precipitación cae como lluvia.

Retención

Una parte del agua de precipitación vuelve a evaporarse en su caída y otra parte es retenida (agua es absorbida por la vegetación, edificios, carreteras, etc., y luego se evapora). Del agua que alcanza la superficie del terreno, una parte queda retenida en charcas, lagos y embalses (almacenamiento superficial) volviendo una gran parte de nuevo a la atmósfera en forma de vapor.

Escorrentía superficial

 Otra parte circula sobre la superficie y se concentra en pequeños cursos de agua, que luego se reúnen en arroyos y más tarde desembocan en los ríos (escorrentía superficial). Esta agua que circula superficialmente irá a parar a lagos o al mar, donde una parte se evaporará y otra se infiltrará en el terreno.

Infiltración

El movimiento descendente del agua desde la superficie de la Tierra hacia el suelo o las rocas porosas. Es el proceso por el cual el agua penetra desde la superficie del terreno hacia el suelo.

El movimiento descendente del agua desde la superficie de la Tierra hacia el suelo o las rocas porosas. Es el proceso por el cual el agua penetra desde la superficie del terreno hacia el suelo.

Evapotranspiración

Se define la evapotranspiración como la pérdida de humedad de una superficie por evaporación directa junto con la pérdida de agua por transpiración de la vegetación.

Se define la evapotranspiración como la pérdida de humedad de una superficie por evaporación directa junto con la pérdida de agua por transpiración de la vegetación.

La evapotranspiración constituye un importante componente del ciclo y balance del agua. Se estima que un 70% del total de agua recibida por una zona (precipitación) es devuelta a la atmósfera a través del proceso, mientras que el 30% restante constituye la escorrentía superficial y subterránea.

La evapotranspiración constituye un importante componente del ciclo y balance del agua. Se estima que un 70% del total de agua recibida por una zona (precipitación) es devuelta a la atmósfera a través del proceso, mientras que el 30% restante constituye la escorrentía superficial y subterránea.

En geología las ramas más utilizadas son la estratigrafía y la Tectónica, excepto Rocas efusivas.

* La geomorfología juega un papel muy importante en el estudio del Karst y su evolución, o aportando un mejor conocimiento al estudio de las formaciones de origen glaciar o fluvial del Cuaternario.

* La geofísica, se utiliza como instrumento para determinar con mayor precisión la profundidad de un estrato geológico y por tanto ayuda a la Hidrogeología.

La Geotecnia y la Geología Aplicada a la Ing. Civil se relaciona con la Hidrogeología, por Ej. Los problemas de impermeabilidad de embalses, estabilidad de laderas y taludes, de presas de materiales sueltos, de drenajes agrícolas, de asentamientos, etc. No pueden ser estudiados sin considerar como un factor importante, a veces el más decisivo, la situación y/o circulación del agua del terreno.

La hidroquímica y la hidrogeoquímica deben ser consideradas cada día más indispensables en los estudios de aguas subterráneas, tanto en los aspectos técnicos de la relación agua-terreno, trazadores, datación, etc. como en los aspectos prácticos de potabilidad, uso agrícola, contaminación, almacenamiento de aguas residuales en embalses subterráneos, etc.

La tecnología de pozos de agua y sondeos debe ser conocida, la mecánica de fluidos es absolutamente imprescindible su conocimiento, pues permite tener una visión del funcionamiento de los embalses subterráneos conociendo los principios físicos fundamentales del flujo en medios porosos, sistemas de aforo, cálculo de conducciones y bombeos, que tributan en modelos matemáticos y analógicos aplicados a los problemas de aguas subterráneas.

La relación entre Hidrología superficial y subterránea es cada día más estrecha y necesarias

AGUAS SUBTERRANEAS

Concepto.- Se llama así a las aguas que se encuentran presentes ya sea en los poros, grietas, conductos y cavidades del material consolidado o sin consolidar ubicado bajo la superficie terrestre.

El agua subterránea representa una fracción importante de la masa de agua presente en cada momento en los continentes. Esta se aloja en los acuíferos bajo la superficie de la tierra.

• De acuerdo al origen tenemos los siguientes tipos de aguas subterráneas:

- Aguas de infiltración.-Son aquellas originadas por la penetración a profundidad de las aguas meteóricas; las que se filtran más fácilmente si es que el grado de permeabilidad del terreno es alto.

• -Aguas fósiles.-Conocidas también como aguas congénitas o connatas, son aquellas captadas por los sedimentos en el momento en que estos se depositan;

• Las aguas saladas son las que Las aguas saladas son las que generalmente se encuentran asociadas a generalmente se encuentran asociadas a los depósitos de petróleolos depósitos de petróleo

-Aguas juveniles.- Son aquellas que bajo la forma de vaporvapor o líquido son liberadas durante la actividad ígneaígnea. Transportan compuestos minerales y gases.

DISTRIBUCION VERTICAL DE LAS AGUAS SUBTERRANEAS

En sentido vertical las aguas subterráneas se distribuyen en dos zonas consecutivas; la zona de aereación y la zona de saturación.

-Zona de Aereación.- Conocida también como zona vadosa; es aquella en la cual se verifica la infiltración de las precipitaciones atmosféricas. Esta zona nunca se satura completamente, aunque puede existir aquí lentes de aguas suspendidas que han aprovechado la diferencia de permeabilidad de los materiales para acumularse.

-Zona de saturación.- Es aquella en la que todos los poros y fracturas disponibles en los sedimentos y las rocas se encuentran llenos de agua. En esta zona se distingue el nivel de las aguas freáticas y el lecho impermeable.

Nivel freático,-Es una superficie irregular ubicada entre las zona de aereación y la de saturación.

NIVEL FREACTICOSe encuentra el agua subterránea. En éste

nivel la presión de agua del acuífero es igual a la presión atmosférica.También se conoce como capa freática, manto freático, napa freática, napa subterránea, tabla de agua o simplemente freático.

Al perforar un pozo de captación de agua subterránea en un acuífero libre, el nivel freático es la distancia a la que se encuentra el agua de la superficie del terreno. En el caso de un acuífero confinado, el nivel de agua que se observa en el pozo, corresponde al nivel piezométrico

Distribución Distribución del agua del agua

subterráneasubterráneacerca de la cerca de la superficiesuperficie

-Lechos Impermeables.- Esta constituido por sedimentos o rocas que no dejan pasar el agua; las rocas pueden ser sedimentarias como las lutitas, ígneas como el granito o metamórficas como el gneis y los sedimentos pueden ser arcillas.

A su vez la zona de saturación se subdivide en:

-Zona de saturación Intermitente.- Comprende desde el nivel más alto que alcanzan las aguas subterráneas en épocas de lluvias, hasta el nivel más bajo en épocas de sequía.

-Zona de saturación permanente.- Situada entre más bajo nivel freático y el lecho impermeable.

Escorrentía subterránea

• Los acuíferos subterráneos Los materiales geológicos del subsuelo tienen muy distinta capacidad para almacenar y/o transmitir el agua. En función de esta capacidad, una formación geológica puede ser clasificada como:

• Acuífero: puede almacenar y transmitir cantidades significativas de agua, que puede ser captada en su caso para consumo humano. Estas características las cumplen, por ejemplo, los materiales detríticos no consolidados como las arenas y las gravas, ya que son materiales sumamente permeables.

Los mejores acuíferos se presentan en rocas sedimentarias tanto consolidadas como no consolidadas.

En rocas consolidadas la mejor es la caliza, que varía enormemente en densidad, porosidad y permeabilidad, de acuerdo al ambiente sedimentario existente en su formación y el desarrollo posterior de zonas permeables por disolución del carbonato (formación de un karst), que pueden originar grandes volúmenes de agua.

Los conglomerados y areniscas, cementadas, disminuyen su porosidad y permeabilidad a causa del cemento que las une y da cohesión.

Los acuíferos que se presentan con

mayor frecuencia están formados por depósitos no consolidados de materiales sueltos, como arenas, gravas, mezclas de ambos, etc., pudiendo ser su origen geológico muy distinto: fluvial, terrazas (de los materiales de los ríos), deltaico, si se trata de depósitos acumulados en la desembocaduras de los ríos, depósitos sedimentarios acumulados por gravedad (piedemontes), viento (dunas y/o loes), hielo (depósitos glaciares), etc.

• De las rocas consolidadas es la Caliza (CO3Ca) la que mejor comportamiento como acuífero se presenta, debido que varia grandemente en densidad, porosidad y permeabilidad, de acuerdo con el ambiente sedimentario existente en su formación y el desarrollo posterior de zonas permeables por disolución del carbonato (es decir la formación de un Karst)

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, dolomías, aljez, etc.) compuestas por minerales solubles en agua.

• El agua subterránea tiene lugar tanto en estratos geológicos consolidados (roca dura) y no consolidados (roca blanda y permeable).

• No todas las formaciones geológicas, poseen la misma facilidad para transmitir y proporcionar agua en cantidades apreciables económicamente.

• Los acuíferos, mas frecuentes, se encuentran en formaciones geológicas no consolidadas como las gravas, arenas, mezclas de ambos

• El origen geológico puede ser muy distinto: fluvial, deltaico, sedimentario, vientos, hielo, etc.

• La base principal de toda prospección de AS es el estudio geológico detallado .

• Éste se basa es una cartografía geológica regional y local, con levantamientos detallados a gran escala cuando sea necesario.

• Estudio aerofotográfico.• Estudios petrográficos de la roca almacén.• Estudios geoestructurales, geomorfológicos.• Estudios hidrológicos e hidrogeológicos. El hidrogeólogo debe ser un geólogo experto en

estratigrafía, sedimentología, geomorfología, petrología, geología estructural, costos, balances hídricos, valoración de los recursos, captación de recursos, control y conservación de los mantos acuíferos,

La finalidad básica de la geología estructural es la de identificar, localizar y representar la unidades hidrogeológicas y los datos dimensionales del manto acuífero como:

• Grandes cuencas hidrogeológicas,• Sistemas montañosos plegados,• Fosas de hundimiento,• Depósitos aluviales,• Regiones de zócalo,• Zonas kársticas.

• Grandes cuencas hidrogeológicas: cubetas sedimentarias con superposición de mantos cautivos profundos de gran espesor (La yarada).

• Sistemas montañosos plegados: capas de pequeña extensión, limitadas y fragmentadas y complejas.

• Fosas de hundimiento: zonas sedimentarias con grandes fracturas y favorables para la explotación de las aguas subterráneas.

• Depósitos aluviales: Buenos acuíferos• Regiones de zócalo: las capas de alteración son

los únicos afloramientos importantes de aguas subterráneas.

• Zonas kársticas: sea en regiones plegadas, o llanas y dada su importancia en la superficie terrestre, encierran importantes acuíferos.

• Acuitardos: son formaciones que también pueden almacenar agua, pero que la transmiten con lentitud. Como el agua fluye lentamente hacia los pozos, estos tardarán mucho tiempo en recuperar de nuevo su nivel después de una extracción. Por esto el caudal que se podría extraer es considerablemente menor que en el caso de un acuífero, de manera que resultan poco rentables para el abastecimiento humano, aunque podrían ser suficientes para abastecimientos a pequeñas comunidades. Un ejemplo de este tipo serían los materiales detríticos mal clasificados, como una mezcla de arenas y arcillas.

• Los acuicludos son formaciones que contienen agua en su interior pero que no la pueden transmitir. Esto sucede por ejemplo en las arcillas, que aunque pueden llegar a contener grandes cantidades de agua porque son materiales sumamente porosos (hasta un 50%), no la transmiten dado el pequeño tamaño de sus poros.

• Los acuífugos son las formaciones que no pueden almacenar agua, ni transmitirla, como ocurre por ejemplo a los granitos no fisurados.

• Los acuíferos son las formaciones de mayor interés bajo el punto de vista de la circulación subterránea de las aguas y, desde luego, bajo la perspectiva del aprovechamiento humano. La importancia de las otras formaciones es diferente: por ejemplo un acuitardo puede suministrar, aunque sea muy lentamente, considerables volúmenes de agua a lo largo del tiempo a un acuífero infrayacente si la disposición de ambos lo permite, mientras que los acuicludos y acuífugos al obstaculizar o impedir el movimiento del agua a su través, son las formaciones que propician que las aguas se almacenen en el subsuelo y, con frecuencia, determinan la dirección en la que mueven.

Tipos de Acuíferos • Dos son los aspectos que permiten básicamente

caracterizar un acuífero: las características de los materiales geológicos que lo constituyen, y la presión a la que se encuentra el agua que contiene.

• 1) En cuanto a los materiales, hay grandes diferencias entre unos tipos de rocas y otros respecto a su facilidad para almacenar y transmitir agua.

• a) Los materiales detríticos sueltos, como las grandes acumulaciones de arenas y gravas de muchos valles o deltas fluviales, constituyen muy buenos acuíferos: tienen una alta porosidad, permeabilidad y capacidad de almacenamiento, se recargan con facilidad y en ellos la perforación de pozos es fácil.

• b) Las rocas sedimentarias Las rocas sedimentarias presentan notables diferencias entre unas y otras, al tratarse de materiales consolidados:

• Las sedimentarias detríticas (conglomerados, areniscas), originadas a partir de la compactación de sedimentos sueltos, pueden o no constituir buenos acuíferos dependiendo del tamaño de las partículas, su grado de compactación y cementación, el tipo de cemento, etc.

Pizarras Areniscas

• Entre las sedimentarias de tipo químico, las calizas tienen una enorme importancia como rocas en cuyo seno se sitúan importantes acuíferos. Formadas casi exclusivamente por carbonato cálcico, las calizas son rocas insolubles en agua y, en principio, muy poco permeables. Pero poseen frecuentemente numerosas superficies de discontinuidad en forma de planos de estratificación, diaclasas, grietas y fisuras, a favor de las cuales las aguas pueden infiltrarse

Grietas y disolución en calizas Calizas diaclasadas

• Si estas aguas de infiltración están acidificadas por llevar disuelto dióxido de carbono, disuelven a las calizas y todas las oquedades en contacto con el agua aumentan progresivamente de tamaño a medida que las aguas las recorren. Este fenómeno se conoce como karstificación, y debido a él los macizos calcáreos llegan a tener grandes oquedades en su interior, en forma de galerías, grutas y cavernas por las que circula y se almacena el agua. En estos acuíferos, si las aguas no ocupan todo el volúmen de las cavidades, circulan como las corrientes superficiales.

• Estos acuíferos cársticos son en parte conocidos y se han popularizado debido a la belleza de las grutas, ocupadas parcialmente de agua en forma de lagos y tapizadas con depósitos calcáreos de estalactitas y estalagmitas

Como su morfología es conocida, mucha gente cree que las aguas en el subsuelo siempre circulan como lo hacen en estas formaciones, de forma que es muy habitual que se identifiquen las aguas subterráneas en general, con algunas de las características más evidentes de la circulación cárstica en particular. Una de las ideas incorrectas más comunes en el imaginario colectivo acerca de las aguas subterráneas es la de que, en el interior de la tierra, éstas circulan siempre a través de grandes oquedades que las aguas recorren en forma de ríos, o en las que se remansan originando lagos, y que, en definitiva, las aguas subterráneas son una réplica de las superficies.

• c) Rocas de origen interno Las rocas plutónicas (formadas a partir del enfriamiento de un magma en el interior de la tierra) como el granito, y las metamórficas (originadas también en el interior de la tierra cuando sobre otras rocas previas, actuaron grandes presiones y temperaturas que las transformaron), como las pizarras y gneises, suelen ser rocas compactas y con escasa fisuración salvo en zonas puntuales por lo que, en general, no suelen constituir buenos acuíferos.

R,Pl. (granito) R. M.(Gneis) R.M. (Pizarra)

Las rocas volcánicas tienen características muy diferentes en cuanto a sus características hidrogeológicas se refiere. Se pueden encontrar, por ejemplos desde basaltos sumamente compactos a otros muy fisurados, o tobas muy porosas pero prácticamente impermeables.

2) Según la presión a la que se encuentran las aguas En función de la presión a la que se encuentra el agua en el interior de la masa de rocas, los acuíferos pueden ser:

• Acuíferos libres, no confinados: en ellos, el agua del nivel superior o nivel freático se encuentra a presión atmosférica, ya que está en contacto con la atmósfera a través del aire de los poros de la zona no saturada. Al estar separados de la superficie por materiales permeables, la recarga de estos acuíferos se produce directamente desde la superficie en vertical en las épocas de lluvia.

• Los llamados acuíferos colgados se originan cuando por encima del nivel freático general de una zona, se encuentran lentejones aislados de materiales impermeables, que recogen localmente las aguas de infiltración formándose un nivel freático colgado, de carácter local. Las aguas de estos acuíferos se moverán lateralmente, y luego descenderán hasta alcanzar el nivel freático general de la zona, o pueden dar lugar a manantiales o fuentes de ladera si cortan a una vertiente del terreno.

• Acuíferos cautivos, confinados, o a presión: se encuentran limitados superior e inferiormente por materiales impermeables, y el agua contenida en ellos se encuentra a presiones superiores a la atmosférica. Cuando se perforan, el agua tiende a ascender espontáneamente, hasta una altura en la que se equilibra la presión hidrostática del agua con la atmosférica, lo que determina el llamado nivel piezométrico.

• Este ascenso natural del agua por encima del nivel superior del acuífero se ha conocido tradicionalmente como artesianismo Si el nivel piezómetro se sitúa por encima de la superficie del terreno, el agua de los pozos puede ascender hasta varios metros por encima de dicha superficie, denominándose entonces pozos surgentes. En caso contrario, cuando el agua asciende pero sin sobrepasar la superficie topográfica, los pozos serán no surgentes.

• Los acuíferos semiconfinados, tienen características mixtas entre los dos tipos anteriores. Esto ocurre por ejemplo cuando los materiales que limitan superiormente a un acuífero son semipermeables, lo que posibilita movimientos en la vertical del agua del acuífero con lo que el confinamiento es relativo.

ACCIÓN GEOLÓGICA DE LAS AGUAS SUBTERRÁNEAS

• Acción mecánica El agua, al infiltrarse, rellena los poros de la roca,

aumentando el peso de ésta. Si los materiales se encuentran situados en una pendiente de gran inclinación o sobre una capa de arcillas, la roca se deslizará pendiente abajo por efecto de la gravedad, generando una colada de barro.

• Acción química Se produce por la suma de la acción de los gases del aire, el

agua y las sales que lleva disueltas el agua. Puede producir oxidación de materiales ricos en hierro, disolución de materiales solubles , como el yeso, lo que provoca la desaparición de la roca, sustitución de materiales solubles, por otros que van disueltos en el agua, que precipitan y forman geodas. Por último, se puede producir la carbonatación, proceso de disolución de rocas calizas por efecto del CO2 lo que origina el llamado proceso kárstico.

MOVIMIENTO DE LAS AGUAS SUBTERRANEAS

• Muy rara vez el nivel freático es horizontal generalmente sigue las ondulaciones del terreno; la pendiente que presenta se hace bien marcada en dirección a las depresiones, lo cual se debe al continuo movimiento de las aguas subterráneas.

• Los factores mas importantes que fluyen en el movimiento de las aguas subterráneas son la porosidad y permeabilidad de los materiales.

-Porosidad.- Es la relación entre el volumen de los poros y el volumen total del material.

La porosidad de los sedimentos depende de:

1.- La uniformidad en el tamaño de los granos

2.- La forma de los granos3.- El empaque de los granos4.- La composición durante y después de la

depositación. Por lo general la mayor porosidad ocurre

cuando los granos son todos del mismo tamaño; asimismo, los sedimentos de grano fino poseen una mayor porosidad que los sedimentos de grano grueso.

• Partículas que forman el suelo o sedimentos.• Depende del tamaño, forma y arreglo del

material que compone la roca.– Buena distribución

• Se expresa en % ocupado por gases

Roca Porosa

RELACION ENTRE LA POROSIDAD Y EL TAMAÑO DEL GRANO

Tamaño del material Porosidad %Arena gruesa 39 a 41Arena media 41 a 48Arena fina 44 a 49

Permeabilidad.- Es la capacidad que tienen los sedimentos y las rocas de dejar pasar el agua; depende de que los poros del material estén interconectados así como del tamaño, forma y empaquetamiento de los granos que la integran.

Al material permeable que contiene aguas del subsuelo se le conoce como Acuífero

• Medida de tan fácil el fluido puede moverse entre los poros.

• Relacionado a interconexiones entre los poros, fisuras y grietas en las rocas, suelos o sedimentos

Los sedimentos y las rocas de acuerdo a la facilidad con que dejan pasar el agua, se clasifican en:

• Permeables: Como las arenas, gravas conglomerados, areniscas, rocas ígneas o metamórficas agrietadas, etc.

• Semipermeables: como los limos arenosos, loess, etc.

• Impermeables: como las arcillas, lutitas, granitos, gneis.

Variaciones en la porosidad (P) y en la permeabilidad (K) de materiales diferentes: arriba, arcilla y arena suelta. Abajo arena densa y roca diaclasada. La calificación es propia para cada material.

PROFUNDIDAD Y YACIMIENTO DE PROFUNDIDAD Y YACIMIENTO DE AGUAS SUBTERRANEASAGUAS SUBTERRANEAS

• La clasificación basada en la profundidad de aguas subterráneas es arbitraria.

• Debe considerarse sobre todo en función de la explotación y del estudio del balance.

• La alimentación y gasto de los mantos acuíferos están muy ligadas a su posición.

• Las aguas subterráneas poco profundas o freáticas, cuya superficie piezométrica libre está a poca profundidad; substrato a 50 m. como máximo.

• Las aguas subterráneas de subsuelo o subsuperficiales de 50 a 800 m.

• Las aguas subterráneas profundas, a más de 800 m.

FORMACIONES GEOLÓGICAS COMO ACUÍFERO

• Las rocas sedimentarias no consolidadas como las arenas, areniscas y mezcla de ambas, son excelentes acuíferos, variando su capacidad según el tamaño de sus partículas y acomodo de los mismos, con excepción de la arcilla, lutita, limonita.• Otros acuíferos sedimentarios se tiene: depósitos marinos, depósitos aluviales, depósitos fluviales, abanicos aluviales, acarreos glaciales, arenas y dunas.

• Las rocas volcánicas, generalmente no presentan condiciones de acuífero, debido que debe tomarse en consideración las características físicas y químicas de las rocas, la erupción que las originó, el grado de alteración, edad, etc.• Si es escorácea, con grandes intersticios, puede constituir grandes acuíferos (basalto).• En rocas plutónicas y metamórficas (granitos, dioritas, gabros, pizarras, esquistos, otros) generalmente no presentan características de buen acuífero, pudiéndolo ser en regiones muy fracturadas por Tectonismo

CARACTERÍSTICAS DE LAS AGUAS

SUBTERRRANEAS

Considerando a la precipitación pluvial, en condiciones normales, y las alimentaciones de cualquier fuente de agua sea a nivel basal como en el discurrir del trayecto, que penetra en el terreno, el AS presenta las siguientes características:

• Se encuentra almacenada en estrato geológicos permeables• Se mueve por gravedad de manera muy lenta.• Está libre de elementos patógenos• Es mucho más barata que el agua superficial.• Presenta dos funciones importantes: almacenadora y trasmisora.

CALIDAD DEL AGUA SUBTERRÁNEA

• La calidad física - química del agua subterránea es muy importante cuando se trata de su explotación.• Toda prospección y explotación, mientras no se conozca la calidad del agua subterránea, no se conocerá verdaderamente el fin que ciertamente pueda darse al agua.• La naturaleza es quien tiene la última palabra.• Ella debe tener las características siguientes:

Calidad física:• Temperatura: se determina IN SITU.Temperaturas menores a 16ºC son aguas frías, de 16 a 22ºC normales, y superiores a 22ºC calientes.

• Conductividad: Capacidad del agua de transmitir corriente debido al contenido de iones o sales disueltas. Aguas con gran contenido de sales, presentanelevada conductividad por tanto son aguas de peor calidad.

• Calidad física:• pH: se determina IN SITU.• Valores superiores a 7 son alcalinas• Valores inferiores a 7 son ácidas• 7 es neutro• La variación normal varía entre 6.5 – 8.0• El agua de lluvia es ácida (4.5 – 6.0)• El conocimiento es muy importante cuando se trata de uso industrial.

DUREZA:

Determina el contenido de sales de calcio y magnesio en el agua.• 1ºF hidrotimétrico= 100 ppm COзCa• Un agua dura es el agua que incrusta, en frío o en caliente, los recipientes que lo contienen.• Se expresa en ppm o en grados franceses (ºdh)• Agua blanda: 0 – 50 ºdh• Agua dura: 50 – 90 ºdh, y• Agua muy dura: > 90 ºdh

•DUREZA:

Atendiendo al total de sólidos disueltos:• Agua dulce: 0 – 1.000 disueltos en ppm• Agua Salobre: 1.000 – 10.000 ppm.• Agua salada: 10.000 – 100.000 ppm • Salmuera: > 100.00 sólidos disueltos en ppm

• ANÁLISIS QUIMICO: Consiste en determinar los cationes y aniones más representativos del agua con sus características físicas y químicas globales más importantes, así como elementos pesados.• El análisis bacteriológico (patógenos) determina la posible contaminación del agua subterránea por aguas residuales.• Se expresan en gr/lt, en ppm y en equiv/lt.• Una ppm, es el peso del Ion en un millón de partes de agua, es decir 1 mlgr/lt. (1ppm=1mg/lt.).•1meq/lt x peso equiv. Gramos= mlgr/lt.

• ANÁLISIS QUIMICO:

Iones Peso Equiv. Gr.

Nombre común

Ca++ 20.04 Ion Calcio

Mg++ 12.16 Ion Magnesio

Na+ 23.00 Ion Sodio

K+ 39.10 Ion Potasio

Cl¯ 35.46 Ion Cloruro

SO4= 48.03 Ion Sulfato

CO3= 30.00 Ion Carbonato

CO3H¯ 61.01 Ion Bicarbonato

INVESTIGACIÓN DE AGUAS SUBTERRÁNEASLas aguas subterráneas necesitan una

serie de actividades, que tributen en un buen estudio, como:• Inventario de recursos hídricos• Geomorfología aplicada y la fotogeología• Prospección geofísica• Sondeos• Exploración en los sondeos• cartografía de las aguas subterráneas El inventario permite determinar y recoger datos de base sobre las características hidrogeológicas y los factores del flujo de las aguas subterráneas.

MANANTIALES

Una gran cantidad de agua subterránea que alcanza la superficie en forma de filtraciones, que pueden unirse a una corriente, a una laguna, directamente al mar o formar manantiales.

Es un afloramiento de agua subterránea que pude traer forma desde un hilillo hasta un chorro:

• Un manantial es un flujo natural de agua que surge del interior de la tierra desde un solo punto o por un área pequeña. Pueden aparecer en tierra firme o ir a dar a cursos de agua, lagunas o lagos. Los manantiales pueden ser permanentes o intermitentes, y tener su origen en el agua de lluvia que se filtra o tener un origen ígneo, dando lugar a manantiales de agua caliente.

La composición del agua de los manantiales varía según la naturaleza del suelo o la roca de su lecho. El caudal de los manantiales depende de la estación del año y del volumen de las precipitaciones. Los manantiales de filtración se secan a menudo en periodos secos o de escasas precipitaciones; sin embargo, otros tienen un caudal copioso y constante que proporciona un importante suministro de agua local.

Manantial

Manantial

• Fuentes de Ladera.- Son conocidos también como manantiales laterales; o corren en regiones montañosas debido a que el acuífero a consecuencia de la erosión u otros factores ha quedado expuesto en el flanco o ladera de un cerro.

Manantial de grieta o fisura.- Son aquellos que

emergen a la superficie a través de grietas en las rocas y cuyas aguas proceden de gran profundidad.

Manantiales termales.- Se conoce con este nombre a las aguas calientes que emergen a la superficie terrestre. El calentamiento del agua meteórica filtra a profundidad, ocurre ya sea porque llega a niveles profundos en que el grado geotérmico es alto o debido a que entra en contacto con rocas en estado de fusión, en cuyo caso el caudal que es aumentado por aguas juveniles agregas y que provienen de focos magmàticos. Se presentan en regiones de vulcanismo activo.

A los manantiales de este tipo por transportar diversas sustancias en disolución, se les usa para el tratamiento de algunas enfermedades

Manantiales termales.- Se conoce con este nombre a las aguas calientes que emergen a la superficie terrestre. El calentamiento del agua meteórica filtra a profundidad, ocurre ya sea porque llega a niveles profundos en que el grado geotérmico es alto o debido a que entra en contacto con rocas en estado de fusión, en cuyo caso el caudal que es aumentado por aguas juveniles agregas y que provienen de focos magmàticos. Se presentan en regiones de vulcanismo activo.

A los manantiales de este tipo por transportar diversas sustancias en disolución, se les usa para el tratamiento de algunas enfermedades

• El Perú es muy rico en este tipo de manantiales con las más variadas composiciones y entre los más conocidos podemos citar:

• Baños termales de Ispaipucio: Huancayo-Junín (25ºC)• Termas de Monterrey: Huaraz- Ancash (48ºC)• Poza La Sulfurosa: Huacho-Lima (32ºC)• Agua Termal de Pilpichaca: Castrovirreyna-

huancavelica(50ºC)• Laguna de Huacachina: Ica(27ºC)• Baños del Inca: Cajamarca (62 – 74ºC)• Aguas termales de Moyobamba: San Martín (43ºC)• Aguas termales de Machacancha: Calca-Cuzco(40ºC)• Agua Mineral Yura-Pozo végeto: Yura- Arequipa (31ºC)• Aguas termales de Calientes: Pachia –Tacna(36 -39ºC) son el producto de afloramientos de 03 ojos de agua

clasificados por su temperatura, con un caudal promedio estimado en 18 l/s.

Geiseres.- Son un tipo especial de fuentes termales, de las cuales en forma intermitente sale una columna de agua caliente y vapor. Son típico de vulcanismo en decadencia. En nuestro país no han sido reconocido. A nivel mundial, los más conocidos son los del parque Yelloswtone en EE.UU.

Geiser

POZOS ARTESIANOS• Son aquellos en los cuales el agua se eleva por

encima de su nivel original por efecto de presión hidrostática. Puede brotar en la superficie terrestre o llegar muy cerca de ella.

Para que un pozo artesiano se origine deben existir ciertas condiciones geológicas favorables:

-Que el acuífero se encuentre entre dos estratos impermeables.

-Que el acuífero se encuentre combado o inclinado tomando la forma de una cubeta o artesa.

-Que la zona de aporte de agua se encuentre en un área de precipitación adecuada y más elevada que el nivel en que se ubica el pozo

Pozo artesiano

APROVECHAMIENTO DE AGUAS SUBTERRANEAS

• Su uso fundamental es la agricultura: para regar tierras eriazas o para compensar la insuficiencia de agua de escorrentías. Los propios árboles aprovechan la napa freática profundizando sus raíces en algunos casos hasta 50m. Bajo la superficie.

PROCESO CARSTICO

El Carst es un proceso de lavado de las rocas solubles por acción de las aguas subterráneas y superficiales, que da al terreno una topografía característica llamada Cárstica. Esta topografía cárstica presenta formas variadas del terreno, entre las que tenemos:

Proceso carstico

-Rocas Acarriladas.- Se caracterizan por presentar surcos en la superficie cuya profundidad varía de unos milímetros a un metro, que pueden ser aproximadamente paralelos o desordenados por completo.

Se originan al penetrar el agua en los poros o en pequeñas fisuras, disolviendo, corroyendo y transportando el material.

-Sumideros.- Son depresiones de terreno de forma variable, tienen apariencia de un embudo y con frecuencia en su fondo existen pozos de infiltración, que conducen a profundidad a las aguas superficiales reunidas en la cavidad que conforma el embudo. Se originan ya sea por disolución lenta hacia abajo, sin perturbación física de la roca que se encuentra en la superficie.

La existencia de sumideros es la causa de la desaparición de algunos ríos, que continúan su trayectoria bajo tierra y reaparecen a algunos kilómetros de distancia.

Sumidero

-Pozos de Infiltración.- Son conductos verticales por donde las aguas superficiales se introducen a profundidad. Se originan en los lugares de intersección de grandes grietas.

-Cavernas.-Son oquedades horizontales o inclinadas que pueden tener un diseño simple o ramificaciones complejas y presentar uno o más niveles. Se forman cuando el agua subterránea continuando con su trabajo de disolución, ensancha las grietas y planos de estratificación

-Puentes naturales.- Se originan cuando el techo de un túnel se derrumba y deja porciones de roca que se mantienen firmes, uniendo ambas paredes.

MATERIALES DEPOSITADOS POR LAS AGUAS SUBTERRANEAS

Como se ha visto, las aguas subterráneas transportan en disolución diversas sustancias, las cuales son depositadas bajo determinadas condiciones, así se tienen:

Depositación por Manantiales.-El agua de los manantiales al emerger a la superficie, se encuentra un medio físico-químico diferente, por lo que deposita su carga de materiales disueltos.

Depositación en cavernas.- Las aguas cargadas de CaCO3, al gotear en forma continua, produce eventualmente depósitos en forma de agujas de dimensiones variables y que penden de los techos, llamadas estalactitas. Las estalagmitas son montículos del mismo material formados en el piso de una caverna. Algunas veces ambas se unen y forman las llamadas columnas.

• Estalactitas: estructuras verticales, en forma de aguja pendiente del techo de las cavernas vadosas. Al gotear el agua deja cristales de

carbonato que hacen que la estalactita crezca muy lentamente.

• Estalagmitas: en el suelo, debajo de la estalactita, la gota que cae vuelve a dejar pequeños cristales de carbonato, formado estructuras similares, solo que creciendo del suelo hacia arriba.

-Cementación.- Las aguas subterráneas arrastradas por disolución compuestos de fierro, sílice y carbonato de calcio. Estas sustancias al ser depositadas por las aguas subterráneas actúan a veces como cementantes matriz de los fragmentos de roca, uniéndolos unos a otros.

-Eemplazamiento.- Es el proceso mediante el cual el agua subterránea disuelve un material y lo sustituye por otro que trae en disolución.

Ejemplo: en la base de los acantilados