TRABAJO DE HIDROGEOLOGIA COMPLETO.docx

HIDROGEOLOGIA HIDROGEOL OGIA

Geología General

HIDR O GEO (FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL)

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Geología General

LOGI A (Carbajal Carranza Jamyr Abelardo)

(FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL)

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Geología General

LOGI A (Carbajal Carranza Jamyr Abelardo)


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Geología General

“Año de la Promoción de la Industria Responsable R esponsable y Compromiso Climático”

FACULTAD DE INGENIERIA

HIDROGEOLOGIA

CURSO: GEOLOGIA DOCENTE:

ESTUDIANTE:

MMXIV


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HIDROGEOLOGIA

Geología General

DEDICATORIA: Dedico este trabajo a mis padres quienes me dan la oportunidad de estudiar.

PRESENTACIÓN: (FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL)

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HIDROGEOLOGIA

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La hidrogeología es una faceta de la hidrología que trata de las aguas que están almacenadas y discurren dentro de la tierra. Durante muchos años, la hidrogeología se centró, fundamentalmente, en la búsqueda y explotación de las aguas subterráneas. Sin embargo, la creciente percepción de que la pérdida de calidad en las aguas subterráneas constituye un serio problema socio-económico, ha permitido el desarrollo de nuevas facetas como el transporte y la transformación de los contaminantes, así como diversos métodos de caracterización, acondicionamiento, mejora y remediación de entornos afectados por la polución de las aguas. Así presento el siguiente trabajo de investigación, que contiene los siguientes ítems:     

Formaciones geológicas Comportamiento del agua Parámetros hidrogeológicos Método de evaluación de parámetros hidrogeológicos Propiedades del agua

OBJETIVO GENERAL


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HIDROGEOLOGIA

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Comprender el tema de HIDROGEOLOGÍA y aplicar estos conocimientos en nuestra Carrera de Ingeniería Civil

OBJETIVOS ESPECIFICOS I. II. III. IV.

Reconocer las formaciones geológicas y su relación con la hidrogeología. Identificar que procesos geológicos se relacionan con el comportamiento del agua Caracterizar los acuíferos según sus parámetros hidrogeológicos. Entender el Por Qué varían las propiedades del agua según el lugar donde se encuentran (SUPERFICIALES – SUBTERRANEAS)

INDICE: PRESENTACION………………………………………………………………………………...…... 5 OBJETIVOS (GENERAL Y ESPECÍFICO)……………………………………………………..…. 6 CAPITULO I GENERALIDADES CICLO HIDROLOGICO………………………………………………………………………………..8


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TIPOS DE AGUA……………………………………………………………………………………….9

1.1. 1.2. 1.3. 1.4. 1.5.

AGUA METEÓRICA……………………………………………………………….. 9 AGUA CONGÉNITA…………………………………………………………….…. 9 AGUA JUVENIL………………………………………………………………...… 10 AGUA SUPERFICIAL………………………....…………………………………. 10 AGUA SUBTERRÁNEA………………………………………………………..... 10

CAPITULO II FORMACIONES GEOLOGICAS Y COMPORTAMIENTO DEL AGUA ACUÍFERO………………………………………………………………………………………..…...11

1.1. 1.2. 1.3.

ACUÍFEROS LIBRES ……………………………………………………………... 12 ACUÍFEROS CONFINADOS …………………………………………………...… 12 ACUÍFEROS SEMICONFINADOS ……………………………………………..... 13

ACUITARDO……………………………………………..……………………………………………13 ACUICLUDO…………………………………………………………………………………………..14 ACUIFUGO…………………………………………………………………………………………….15

CAPITULO III PARAMETROS HIDROGEOLOGICOS Y SU METODO DE EVALUACION POROSIDAD……………………………………………………………………………………….... 17 CURVA GRANULOMETRICA……………………………………………………….…... 17 COEFICIENTE DE ALMACENAMIENTO……………………………………………………..…. 21 PERMEABILIDAD………………………………………………………………...……………….…23 TRANSMISIVIDAD………………………………………………………………………………….. 29 LEY DE DARCY…………………………………………………….……………………... 30

CAPITULO IV PROPIEDADES CARACTERÍSTICAS DE LOS ACUÍFEROS 1. PROPIEDADES HIDROLOGICAS DE LAS ROCAS……………………………..…… 31 2. HOMOGENEIDAD E ISOTROPIA……………………………………………………….. 35 3. CUADRO DE PROPIEDADES DE AGUAS SUBTERRANEAS …………………...…37 CONCLUSIONES……………………………………………………………………...………….…. 38 RECOMENDACIONES………………………………………………………………...........……… 39 BIBLIOGRAFIA…………………………………………………………………………………….….40

CAPITULO I GENERALIDADES 2. EL CICLO HIDROLÓGICO (FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL)

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La mayor parte de los procesos naturales se inscriben dentro del contexto de sistemas cuya evolución es cíclica. El Ciclo de las Rocas es un claro ejemplo de ello, al igual que lo es el Ciclo Hidrológico, al cual pertenece el agua subterránea.

En el caso particular del Ciclo Hidrológico, la energía necesaria para mantenerlo activo procede, fundamentalmente de la Precipitación, del Sol y de los procesos geológicos internos, los cuales son los responsables de la generación de relieves en la Tierra.


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3. TIPOS DE AGUA Es importante destacar que, a lo largo de los periodos geológicos, el volumen total de agua existente en la Tierra no ha variado de forma significativa, si bien sí se han producido trasvases más o menos importantes entre los distintos reservorios.

En hidrología suelen distinguirse distintos tipos de aguas:

3.1. AGUA METEÓRICA. Es el agua que está presente en la atmósfera, en forma de vapor de agua, y que es la fuente de la precipitación, la cual forma parte del Ciclo hidrológico.

3.2. AGUA CONGÉNITA. Es el agua atrapada en los poros de los sedimentos en el momento de su formación, y que puede llegar a formar parte de las rocas y de los minerales. El agua congénita también representa el agua adsorbida en las partículas arcillosas de los materiales porosos (agua irreductible, punto de marchitez), o incluso el agua salobre que tiene un elevado tiempo de residencia dentro de ciertos materiales geológicos con características particulares. En general el agua congénita, que recibe diferentes denominaciones según del contexto, suele ser agua con bastante salinidad y no se considera dentro del Ciclo hidrológico.

3.3. AGUA JUVENIL. Es el agua que se forma como resultado de la condensación del vapor de agua emitido desde el interior de la Tierra a través de las erupciones volcánicas. Idealmente, esta agua no ha formado parte nunca del Ciclo Hidrológico. Constituye una fracción muy pequeña del volumen total de agua de la Tierra.


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3.4. AGUA SUPERFICIAL. Toda el agua que se encuentra por encima de la superficie del terreno y que incluye el agua de los ríos, lagos, océanos, glaciares, etc. El agua superficial se incluye en el Ciclo hidrológico.

3.5. AGUA SUBTERRÁNEA. Es el agua que se encuentra bajo la superficie de la Tierra o en la litosfera, que circula dentro de ella y que ocupa los huecos (poros) existentes entre las diferentes partículas que constituyen las rocas. El agua subterránea forma parte del Ciclo hidrológico.

CAPITULO II FORMACIONES GEOLOGICAS Y COMPORTAMIENTO DEL AGUA (FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL)

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Los aspectos geológicos de los materiales que constituyen la corteza de la Tierra (Espesor, porosidad, permeabilidad, localización, etc.) Determinan si éste actuará como almacenamiento de agua o como barrera frente a su transmisión. A continuación se explican algunos términos importantes a este respecto.

2. ACUÍFERO: Unidad geológica saturada que puede transmitir y almacenar una cierta cantidad de agua bajo la acción de gradientes hidráulicos normales. Ejemplo típico de ellos son las formaciones arenosas o de gravas y los macizos cristalinos fracturados.

Comportamiento del agua en un Acuifero: 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.

2.1.

ACUÍFEROS LIBRES:

La superficie del agua es una superficie libre, o nivel freático, que está en contacto con la atmósfera a la presión de ésta, por encima de la cual se sitúa la zona no saturada que se encuentra a presión hidráulica inferior a la atmosférica.


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2.2.

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ACUÍFEROS CONFINADOS:

El acuífero está limitado por niveles de baja permeabilidad, ya sean estos acuicludos o acuifugos. La presión hidráulica dentro de dichos acuíferos es mayor que la atmosférica en todos sus puntos y si se perfora un pozo a través de la formación confinante superior hasta alcanzar el acuífero, el agua del mismo ascenderá hasta alcanzar un nivel equivalente al del freático en ese punto. Si el agua del acuífero sube más allá de la superficie del terreno, esta manará libremente hasta una cierta altura y el pozo así generado se denomina pozo artesiano.

2.3.

ACUÍFEROS SEMICONFINADOS:

El acuífero está limitado por acuitardos, lo cual permite una cierta comunicación hidráulica entre dos acuíferos distintos.


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3. ACUITARDO: Unidad geológica susceptible de almacenar agua, incluso en grandes cantidades, pero que la transmite muy lentamente. Suelen poseer una elevada porosidad pero una baja permeabilidad. Ejemplo de este tipo de material lo constituyen los limos, las arcillas limosas y arenosas.

Comportamiento del agua en un Acuitardo: 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.


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4. ACUICLUDO: Unidad geológica que, de acuerdo con su extremadamente baja permeabilidad (pese a tener una cierta porosidad y, por tanto, ser susceptible de almacenar una cierta cantidad de agua) no transmite prácticamente el agua. Dentro de este grupo se encuentran sobre todo las pizarras y arcillas, cuya porosidad puede llegar a ser del 45-55 % mientras que su permeabilidad tan solo de 10−7 a 10−9 cm/s.

Comportamiento del agua en un Acuicludo: 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. (FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL)

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5. ACUIFUGO: Unidad geológica que ni almacena agua ni la transmite, de acuerdo con su baja permeabilidad y porosidad. Ejemplos de ellas son las formaciones de rocas ígneas poco fracturadas (con mala conectividad entre las fracturas) o las sedimentarias cementadas. La geometría y disposición de los distintos tipos de formaciones geológicas (de acuerdo con su clasificación según los términos anteriores) condiciona la existencia de distintos tipos de acuíferos:

Comportamiento del agua en un Acuifugo: No pueden almacenar agua, ni transmitirla, como ocurre por ejemplo a los granitos no fisurados.


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CAPITULO III PARAMETROS HIDROGEOLOGICOS Y SU METODO DE EVALUACION Los parámetros hidrogeológicos de un acuífero son:

POROSIDAD La definición de porosidad total no requiere que los huecos del sedimento o roca estén conectados. Para ello es preciso definir otra magnitud denominada porosidad efectiva que representaría el porcentaje de porosidad interconectada.

LA CURVA GRANULOMETRICA:

La curva granulométrica de un suelo es una representación gráfica de los resultados obtenidos en un laboratorio cuando se analiza la estructura del suelo desde el punto de vista del tamaño de las partículas que lo forman. Para este análisis se utilizan dos procedimientos en forma combinada, las partículas mayores se separan por medio de tamices con aberturas de malla estandarizadas, y luego se pesan las cantidades que han sido retenidas en cada tamiz. Las partículas menores se separan por el método hidrométrico. Se representa gráficamente en un papel denominado "log-normal" por tener en la horizontal una escala logarítmica, y en la vertical una escala natural.


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Es frecuente referirse a la porosidad intersticial de los granos que componen una roca o sedimento como porosidad primaria mientras que la que resulta de procesos tectónicos o de fracturación se suele denominar porosidad secundaria. (FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL)

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Es un hecho bien constatado que la porosidad de las formaciones geológicas tiende a disminuir al aumentar la profundidad, pero el comportamiento no es homogéneo para todos los tipos litológicos. En el caso de las pizarras, Athy (1930) propuso la siguiente relación de la profundidad con la porosidad: Donde n es la porosidad, n0 la porosidad promedio cerca de la superficie, z la profundidad y a una constante empírica que es igual a 1.42x10 −3 m−1.

Relación entre textura y porosidad. a) Sedimento bien clasificado con alta porosidad; b) Sedimento mal clasificado con baja porosidad; c) Sedimento bien clasificado con granos porosos; d) Sedimento bien clasificado con porosidad disminuida por cementación; e) Porosidad desarrollada por disolución de la roca; f) Porosidad desarrollada por fracturación de la roca.

TIPOS DE POROSIDAD POROSIDAD TOTAL (m ó mt): es el cociente entre el volumen de poros que presenta el acuífero referidos al volumen total del mismo, expresado en porcentaje (%).

POROSIDAD EFICAZ (me): es el cociente entre el volumen de poros o huecos conectados que presenta el acuífero por donde puede circular efectivamente el agua subterránea referida al volumen total del mismo. Esta porosidad es primaria si es sinsedimentaria o secundaria si la formación geológica la ha obtenido posteriormente por meteorización, disolución y/o fracturación. La porosidad es un parámetro adimensional. La tabla 1 muestra valores de porosidad.


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COEFICIENTE DE ALMACENAMIENTO Hay dos tipos de acuíferos: el acuífero freático, que tiene el techo a la presión atmosférica, y el acuífero confinado, que tiene en su techo una capa confinante. Si disminuye la presión hidrostática de un acuífero confinado, por ejemplo por la extracción de agua subterránea, aumenta el peso a soportar por el acuífero y la presión que resulta expulsa cierta cantidad de agua al acuífero. Al mismo tiempo, el descenso de la presión produce una pequeña expansión y consiguiente liberación de agua. La capacidad de producir agua de un acuífero cautivo se expone mediante el coeficiente de almacenamiento. El coeficiente de almacenamiento S se define como el volumen de agua que un acuífero libera o incorpora al almacenamiento por unidad de superficie de acuífero y por unidad de cambio de potencial. Es igual al volumen de agua que sale del acuífero cuando el nivel piezométrico disminuye 1 metro. Es adimensional y se expresa como:

Donde g es la aceleración de la gravedad, d es el espesor del acuífero, m ef es la porosidad eficaz; ß liq y ßroca son respectivamente los coeficientes de compresibilidad del agua y de la roca .

Valores del coeficiente de almacenamiento de distintos tipos de materiales geológicos. ITGE (1987) Manual de Ingeniería de Taludes; 1ª Edición. Instituto Tecnológico y Geominero de España. 456 pp.


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DETERMINACIÓN DE LA PERMEABILIDAD La determinación de la permeabilidad se suele realizar en el laboratorio o en el terreno, in situ. 

EN EL LABORATORIO

Para medir la permeabilidad de un suelo en el laboratorio se usan comúnmente los permeámetros, tanto de carga constante, como de carga variable. Con el permeámetro de carga constante se determina el coeficiente de permeabilidad de muestras remoldeadas de suelos arenosos, con muy pocos finos. El coeficiente de permeabilidad, k, del suelo puede determinarse, una vez establecido el flujo permanente del agua a través de la muestra de suelo, a partir de la ley de Darcy: (FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL)

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En la que V es el volumen de agua que ha pasado en un tiempo t, A es la sección de la muestra, Δh es la carga hidráulica aplicada y l es la longitud de la muestra. En el permeámetro de carga variable, se mide el descenso del nivel de agua aplicado a la muestra, mediante la fórmula:

Siendo a la sección del tubo manométrico.

El permeámetro de carga variable es de operación rápida y adecuado para muestras poco permeables, pero al parecer es menos preciso (FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL)

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EN EL TERRENO (IN SITU) La permeabilidad se puede medir en el terreno a partir de infiltrómetros, sobre la superficie del suelo, o bien de sondeos, los cuales requieren o no de ensayos de bombeo.

MÉ TODOS S IN S ONDE O. INF ILTR ÓME TR OS Los infiltrómetros se utilizan para medidas muy locales y, con ellos, la capacidad de infiltración se determina directamente. Con ciertas reservas, los valores obtenidos son representativos de la permeabilidad y pueden aplicarse a pequeñas cuencas homogéneas. Hay dos tipos principales de infiltrómetros.

INFILTRÓMETRO DE MÜNTZ Se trata de dos anillos concéntricos que se hincan unos 10 cm en la superficie de un suelo en el que el nivel freático esté relativamente profundo. Se añade periódicamente agua con el fin de mantener una carga constante de agua. La misión del cilindro exterior es únicamente impedir la expansión lateral del agua infiltrada a través del área que limita el cilindro interior. Midiendo los tiempos que tardan en infiltrarse estos volúmenes de agua, se calcula la capacidad de infiltración del suelo y por extensión la permeabilidad del medio, cuando el caudal de infiltración se estabiliza en un valor mínimo. Es conveniente realizar varias medidas con el fin de tomar un valor medio.


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INFILTRÓMETRO DE PORCHET Se excava en el suelo un hoyo cilíndrico de radio R y se llena de agua hasta una altura h. Así pues, para determinar la permeabilidad, basta medir pares de valores (h1, t1) (h2, t2), de forma que t1 y t2 no difieran demasiado y entrar con ellos en la expresión.

INFILTROMETROS TIPO INUNDADOR a) METODO DE MÜNTZ b) METODO DE PORCHET

MÉ TODOS CON S ONDE O Los ensayos pueden clasificarse como sigue: 





Ensayos de nivel constante y de descenso de nivel. En ellos se mide la cantidad de agua (volumen o caudal) que hay que verter en un sondeo para mantener el nivel constante, o bien, se vierte agua dentro de un sondeo vertical y se determina el tiempo que requiere el volver a recobrar el nivel original Un ejemplo de éstos dos tipos son los denominados ensayos Lefranc. La mayor parte de ellos considera un tramo del sondeo mediante el empleo de unos dispositivos denominados obturadores o packers, dentro del sondeo. Un ejemplo de ello son los denominados ensayos Lugeon. Ensayos de bombeo. En ellos se bombea agua dentro o fuera de una sección de sondeo aislada por obturadores, observándose la respuesta del sistema.

Los dos primeros tipos de ensayo son adecuados para suelos o macizos rocosos relativamente uniformes y homogéneos. Por otro lado, los ensayos de bombeo son más adecuados para la determinación de permeabilidades y coeficientes de almacenamiento en formaciones geológicas y en macizos fracturados.


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ENSAYOS DE BOMBEO EN POZOS El ensayo más completo y fiable para determinar la permeabilidad de un material acuífero o de un macizo geológico es el ensayo de bombeo. El ensayo consiste en perforar un pozo donde se coloca una bomba con la cual se comienza a hacer la extracción de agua con caudal constante. Rodeando este pozo se perforan otros, piezómetros, para observación de la variación del nivel freático o del nivel piezométrico, según se trate de un acuífero libre o de un acuífero confinado. Se puede o no llegar al equilibrio de la depresión del nivel del agua. Sin embargo, si el caudal de bombeo no es excesivamente elevado, se podrá llegar sin mucha dificultad, después de un tiempo razonable, al equilibrio de los niveles. Para acuíferos confinados se aplicará la siguiente formulación para determinar la permeabilidad, o más concretamente en este caso, la conductividad hidráulica k:

Donde m es el espesor del acuífero, s1 y s2 son los descensos observados en los piezómetros, y r1 y r2 son las distancias a los piezómetros de observación.

Medida de la permeabilidad de un acuífero confinado a través de un ensayo de bombeo. López Marinas, J.M. (2000) Geología aplicada a la ingeniería civil. Ed. Dossat, 556 pp.


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En caso de contar con un sólo piezómetro de observación pueden utilizarse los datos del pozo para calcular la permeabilidad. El descenso en el pozo será s1 y la distancia r1 el radio del pozo. En el caso de que se trate de un acuífero libre, se puede aplicar al equilibrio la misma formulación, siempre que los descensos del nivel freático obtenidos no sean muy elevados respecto del espesor total del material acuífero. En cualquier caso, no obstante, conviene aplicar la formulación que considera las variaciones más importantes de espesor saturado.

Medida de la permeabilidad de un acuífero libre a través de un ensayo de bombeo. López Marinas, J.M. (2000) Geología aplicada a la ingeniería civil. Ed. Dossat, 556 pp.


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LA LEY DE DARCY La Ley de Darcy describe, de forma empírica el flujo de agua a través de medios porosos. La Ley, denominada con el nombre de su descubridor (Henri Darcy, 1856) fue desarrollada a partir de una diversa serie de experimentos ejemplificados en la figura siguiente. Una de las formas matemáticas de expresar la Ley de Darcy, de acuerdo con el anterior experimento, es como sigue:

v = Q/ A Donde v es la des carga específica ([L/T]), Q el caudal de entrada y salida del cilindro ([L3/T]) y A el área del cilindro ([L2]). Los experimentos de Darcy mostraron que v es directamente proporcional a la diferencia de nivel entre la entrada y la salida del cilindro ( Δh) cuando la longitud del mismo es constante ( Δl ) e inversamente proporcional a su longitud ( Δl ), mientras Δh se mantiene constante. De esa manera, también podemos expresar la Ley como:

Experimento de Darcy. Freeze, R.A. y Cherry, J.A. (1979) Groundwater;

Prentice Hall, 604 pp.


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CAPITULO IV PROPIEDADES

1. PROPIEDADES HIDROGEOLÓGICAS DE LAS ROCAS Las rocas se pueden clasificar según sus propiedades hidrogeológicas, geo-hidráulicas (almacenamiento de agua, permeabilidad hidráulica) y edafológicas. La ecuación de Darcy solo es válida para un régimen de agua subterránea laminar, que se da en los acuíferos aproximadamente homogéneos e isótropos, por ejemplo, en los sedimentos clásticos (granulares) y en las rocas sedimentarias (arena, grava o arenisca). La distribución espacial de las fisuras en las rocas fisuradas es normalmente discreta, aunque a menudo una orientación espacial preferente puede provocar una permeabilidad anisótropa. Por este motivo la matriz rocosa solo puede ser considerada homogénea e isótropa a gran escala. En este caso los términos porosidad y permeabilidad hidráulica no se aplican de manera sencilla en los estudios geohidráulicos de los sistemas rocosos fisurados. La permeabilidad de los sistemas fisurados refleja la historia geológica de las rocas, especialmente las exposiciones a tensiones tectónicas. Los procesos de meteorización y otros procesos geológicos pueden ocasionar cambios durante el pasado geológico. Los sistemas más jóvenes de fisuras de los últimos fenómenos tectónicos son a menudo más permeables que las más antiguas, las cuales pueden estar rellenas por minerales secundarios. Los análisis realizados con el uranio pueden ayudar a distinguir entre fisuras antiguas y jóvenes. El flujo subterráneo en las rocas karstificadas y en los tubos de lava no suele ser laminar; la distribución de las cavidades rocosas es aleatoria. Por consiguiente la ley de Darcy conduce a resultados erráticos. Debido a las interconexiones hidráulicas de las cavidades kársticas, los resultados de las experiencias de trazadores son a veces ambiguos y siempre representan el tiempo de tránsito mínimo en el momento de la experiencia. Los estudios isotópicos ambientales proporcionan tiempos de residencia medios del flujo base del agua subterránea mayores

1.1.

ROCAS ÍGNEAS

Las rocas ígneas (plutónicas y volcánicas) son permeables en las zonas donde las fisuras están abiertas. (FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL)

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Normalmente el ancho de las fisuras y por lo tanto la permeabilidad decrecen con la profundidad. Las rocas plutónicas duras (por ejemplo, el granito), que son ricas en cuarzo, son propensas a sufrir fisuración. Mediante meteorización mecánica éstas crean aluviones arenosos que son permeables en la superficie; mientras que las rocas pobres en cuarzo están sujetas a la meteorización química, generando así minerales arcillosos, que son menos permeables y a menudo obturan las fisuras de la roca subyacente.

GRANITO Las rocas volcánicas habitualmente contienen fracturas que se originan a partir del enfriamiento de la lava. Durante el flujo de lava se crean zonas fracturadas permeables que se extienden horizontalmente, tanto en la superficie como en el fondo. Estas se convierten generalmente en acuíferos importantes y se localizan en los extensos sistemas de flujo de lava de las mesetas basálticas.

1.2.

ROCAS METAMÓRFICAS

Las rocas metamórficas son normalmente permeables en la zona donde las fisuras están abiertas. Éstas se forman por meteorización a una cierta profundidad. Los gneis ácidos que contienen cuarzo (por ejemplo, el granito) están sujetos a meteorización, dando lugar a aluviones arenosos. Las calizas (carbonatos) metamórficas cristalinas son propensas a sufrir karstificación, de manera que suelen contener agua subterránea kárstica.


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GNEIS 1.3.

ROCAS SEDIMENTARIAS CONSOLIDADAS

Según sus propiedades hidrogeológicas, existe una gran variedad de rocas sedimentarias, y forman los acuíferos más importantes. Pueden presentar varios tipos de intersticios y poseen un rango muy grande de permeabilidad. La permeabilidad puede ser anisótropa, de modo que la modelación del flujo subterráneo regional y el movimiento de los contaminantes y trazadores es muy complicado. Cuando se está evaluando el flujo subterráneo y el movimiento de los contaminantes y trazadores en dichos medios se debe considerar la doble porosidad. Ésta implica componentes rápidos y componentes más lentos. El flujo subterráneo en las rocas sedimentarias depende de la composición de la roca, la litología y las facies de la secuencia sedimentaria completa, esto es, del tamaño de grano y de la composición horizontal (lateral) y vertical. Generalmente la permeabilidad del sedimento en la dirección horizontal (lateral) es órdenes de magnitud mayor que la de la dirección vertical. En las rocas sedimentarias consolidadas el flujo subterráneo también depende del proceso de fisuración. Esto se debe a las perturbaciones tectónicas y a las alteraciones exogenas secundarias (meteorización, karstificación, etc.). En resumen: Las rocas sedimentarias, que son ricas en carbonatos y sulfatos, se dividen en varios grupos. Los procesos geoquímicos pueden influir la composición isotópica del agua subterránea Las areniscas constituyen generalmente importantes acuíferos, mientras que las arcosas y grauwacas no. Las rocas arcillosas, las margas y las pizarras generalmente presentan una permeabilidad hidráulica muy baja. Esta es la razón por la que generalmente dan lugar a los acuícludos que se forman entre acuíferos y que determinan la distribución del sistema de flujo.


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Las rocas carbonatadas (calizas y dolomías), que generalmente están karstificadas, forman excelentes acuíferos. El dióxido de carbono del agua disuelve la roca, amplia las fisuras y crea cavidades kársticas con secciones generalmente grandes. Como la capacidad de filtrar la recarga es baja, el agua subterránea a menudo está contaminada y fluye muy rápidamente.

CALIZA Las rocas sedimentarias muy solubles (evaporitas), que incluyen el yeso, la anhidrita, el cloruro sódico (halita), y otras sales. Si entran en contacto con el agua subterránea rápidamente se forman enormes cavidades kársticas. Esto provoca la subsidencia del terreno y crea serios problemas, como la irrupción de agua en las minas de sal. Los análisis isotópicos estables permiten identificar tanto el origen del agua subterránea como las salmueras, y orientan medidas contra tales fenómenos catastróficos. Sedimentos orgánicos de tipo biolítico (carbón, lignito, turba, arcillas con carbón). Forman acuíferos insignificantes, pero son importantes debido a su influencia en la composición química e isotópica del agua subterránea, proporcionando componentes carbónicos orgánicos. Pueden perturbar la aplicación del 14C para datar las aguas subterráneas

1.4.

SEDIMENTOS NO CONSOLIDADOS

Los sedimentos no consolidados están formados por varios tipos de grava, arena y arcilla; algunas veces están constituidos por una mezcla de materiales orgánicos. Estos sedimentos se presentan como aluviones en los valles fluviales, sedimentos lacustres en las cuencas lacustres, o sedimentos de plataforma a lo largo de la costa. También se encuentran en forma de sedimentos deltaicos, sedimentos de los abanicos aluviales de las depresiones intramontanas, y sedimentos glacio-fluviales arrastrados de las morrenas.


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ARCILLA Normalmente los sedimentos no consolidados forman excelentes y muy eficientes acuíferos. Su porosidad y su permeabilidad son generalmente elevadas, a menos que se mezcle con material arcilloso, y depende de la distribución del tamaño de grano en lugar del tamaño absoluto de los granos. El factor decisivo es la presencia de las partículas de arcilla extremadamente finas. Al aumentar la porosidad efectiva, aumenta la permeabilidad. Si la presión hidráulica decrece debido a intensas extracciones de agua subterránea, los depósitos de gran espesor pueden llegar a experimentar subsidencia. En las regiones húmedas los finos eólicos y las dunas de arena bien clasificada forman importantes acuíferos con excelentes propiedades de filtración.

2. HOMOGENEIDAD E ISOTROPÍA Los hidrogeólogos están interesados en dos propiedades claves de las formaciones acuíferas: conductividad hidráulica y almacenamiento específico o capacidad específica. Una tercera propiedad, el espesor, es también importante, dado que la respuesta hidrogeológica global de un sistema acuífero es una función de los parámetros hidráulicos y del espesor. Una unidad homogénea es aquella que tiene las mismas propiedades en todas las posiciones. Esto significa que la porosidad, conductividad hidráulica y otros parámetros son similares en cualquier posición dentro de la unidad geológica. En formaciones heterogéneas las propiedades hidráulicas cambian espacialmente. Ejemplos típicos de formaciones acuíferas se presentan en la Figura 4.5. Uno de estos ejemplos es el cambio en el espesor de la formación acuífera (ejemplo en la Figura 4.5).


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En un medio poroso compuesto de esferas del mismo diámetro, agrupadas uniformemente, la geometría de los huecos vacíos es la misma en cualquier dirección. De esta manera, la permeabilidad intrínseca de la unidad es la misma en cualquier dirección, y la unidad se denomina isotrópica. Si la geometría de los huecos no es uniforme puede existir una dirección en la cual la permeabilidad intrínseca es mayor. Este medio se denomina anisotrópico. Un ejemplo de estos dos sistemas se muestra en la Figura 4.6.


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HIDROGEOLOGIA

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3. CUADRO DE PROPIEDADES DE AGUAS SUBTERRANEAS

CARACTERÍSTICAS

AGUA SUBTERRÁNEA

Temperatura

relativamente constante bajo o nulo (excepto en suelos cársticos) Dependiendo de los sólidos disueltos presentes

Turbidez, SS Color Contenido mineral

Normalmente constante, generalmente apreciablemente más alto que en el agua superficial del mismo área

Fe y Mn divalentes en la solución

Presencia frecuente

CO2 agresivo O2 disuelto H2S NH4 Nitratos Silica

Presencia frecuente Normalmente ninguno Presencia frecuente Presencia frecuente Niveles en ocasiones altos Nivel frecuente alto

Minerales y micro contaminantes orgánicos

Normalmente ninguno pero en caso de contaminación accidental dura largo tiempo

Organismos vivos

Bacterias del hierro frecuentes

Solventes clorinados

Presencia frecuente

Naturaleza de eutrofización

Ninguno


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CONCLUSIONES: La personalidad hidrogeológica de cualquier roca o formación geológica está definida por dos factores:

1. Su capacidad de almacén, de almacenar agua y cederla después (porosidad eficaz, coeficiente de almacenamiento) 2. Su cualidad de transmisor, de permitir que el agua circule a través de ella (permeabilidad, transmisividad)

Recordando conceptos:


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Geología General

RECOMENDACIONES: i. ii. iii. iv. v.

Continuar y actualizar el inventario hidrogeológico, nivelando los pozos perforados ya existentes en una construcción. Mantener contactos con los principales usuarios de agua subterránea para determinar la cantidad de agua extraída en función del tiempo, principalmente en las áreas de riego. Llevar a cabo estudios de detalle en zonas con mejores posibilidades acuíferas Concentrar toda la información hidrogeológica existente y futura en un organismo estatal, que pueda constituirse en un banco de datos. Adiestrar personal técnico y de nivel medio, especializado en trabajos hidrogeológicos, mediante cursos de perfeccionamiento en nuestro país y en el exterior.


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HIDROGEOLOGIA

Geología General

BIBLIOGRAFÍA: I. II. III.

IV.

Geología aplicada - 1º curso TESIC, ingeniería geológica, tema 11 (hidrogeología de suelos y rocas) Parámetros hidrogeológicos Característicos de las formaciones geológicas, Dr. Ingeniero Tupak Obando R., Geólogo CUSTODIO, E. y LLAMAS, M. R. (1983) Hidrología subterránea. Edit. Omega. Barcelona. 2 Tomos, 2359 pp. DAVIS, S. D. y DE WIEST, R. J. M. (1971) Hidrogeología. Edit. Ariel. Barcelona. 563 pp.


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HIDROGEOLOGIA

Geología General

ANEXOS:

Experimento de Darcy. Freeze, R.A. y Cherry, J.A. (1979) Groundwater; Prentice Hall, 604 pp.


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TRABAJO DE HIDROGEOLOGIA COMPLETO.docx

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