2.10 estudiohidrogeo

7/21/2019 2.10 estudiohidrogeo

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H idr ogeologa, A cuf er o y Est udio H idr ogeolgico Pgina 1 de 16

HIDROGEOLOGA, ACUFERO Y ESTUDIO HIDROGEOLGICO

Qu es la Hidrogeologa?

LaHid r ogeol oga es una ciencia interdisciplinar que se ocupa del estudio del aguasubterrnea que circula por la zona saturada del subsuelo, con un nfasis especial esus condiciones geolgicas de almacenamiento, modo de circulacin, relaciones coaguas superficiales y composicin qumica.

El agua subterrnea es slo una parte delciclo hidrolgico (precipit acin , inf i l t r acin ,escor r ent a super f icial y evapot r anspiracin ), lo que quiere decir que las aguassuperficiales y subterrneas estn estrechamente relacionadas.


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De acuerdo con lo anterior, la Hidrogeologa se denomina tambin por algunos autoHidrologa Subterrnea , por contraposicin a laHidrologa Superficial que se ocupa

de las aguas que corren sobre la superficie terrestre. Estos dos ltimos trminos seengloban, a su vez, bajo el ms amplio deHidr ologa que se define, segn esto, comola ciencia que se ocupa del agua que interviene en el ciclo hidrolgico compl(incluyendo el agua en la atmsfera). No obstante, en muchos estudioshidrogeolgicos se suele restringir el uso del trminoHidrologa para referirse alestudio de las aguas superficiales, reservando el deHidrogeologa para las aguassubterrneas.

Ciclo Hidrolgico

Precipitacin

Infiltracin

Reserva delsuelo

Acuferos

Precipitacin

EscorrentaSuperficialEvapotranspiracin

Atmsfera


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Qu es un acufero?

Unacuf er o o embalse subterrneo es una parte del subsuelo (una determinadaformacin geolgica , por lo regular) con lmites definidos (si bien no estticos en eltiempo) y saturada de agua, que permite la circulacin de la misma por sus porofracturas o huecos en general, transmitindola con la suficiente velocidad como parque pueda ser econmicamente aprovechable Los acuferos en la naturaleza son, saexcepcin (caso del agua fsil), entes dinmicos y no estticos.

La cuestin de la transmisin del agua y su velocidad es muy importante, puesto qpuede haber formaciones geolgicas con apreciables cantidades de agua en su interique, o bien no la transmitan, por no estar sus poros comunicados entre s, o bien hagan tan lentamente que no sean aptos para las captaciones.

Qu tipos de acuferos hay?

Desde el punto de vista del lugar que ocupa el agua dentro de la roca, se distingu

losacuferos por porosidad y losacuferos por fracturacin , segn que aqulla rellenelos vacos o poros intergranulares, o bien las diaclasas y fracturas. Un tipo singulson losacuferos krsticos donde los huecos de la roca son producidos principalmentepor disolucin, si bien aprovechando principalmente la fracturacin preexistente enmisma.


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Desde el punto de vista de la presin hidrosttica del agua contenida dentro de lroca, se diferencian losacuferos libres o no confinados (en los cuales existe una

superficie libre del agua en contacto con el aire, a la presin atmosfrica), de loacuferos cautivos , confinados (donde el agua est a una presin superior a laatmosfrica, pudiendo dar lugar, cuando se perforan, a lospozos surgentes oartesianos ), aunque tambin se dan los casos intermedios (acuferos semicautivos osemiconfinados).

Cules son los mtodos que se emplean para el estudio de los acuferos?

Los mtodos de investigacin en Hidrogeologa son, principalmente, los geolgic

geofsicos, climatolgicos y de Hidrologa de superficie, mtodos hidrogeolgicossentido estricto, fsico-matemticos e hidroqumicos.

Los mtodos geolgicos y geofsicos, se emplean para la definicin de la extensigeometra del acufero (lmites laterales, inferior y superior) y de sus caractersticaslitolgicas.

ACUFEROS

Por el lugar del agua dentro de la roca Por la presin hidrosttica del agua dentrode la roca

Acuferos por porosidad

Acuferos por fracturacin

Acuferos libres ono confinados

Acuferos cautivos(pozos surgentes)

Acuferos semicautivos osemiconfinados

AcuferosKrsticos

(Fracturacin +Disolucin


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Los mtodos climatolgicos y de Hidrologa de superficie son necesarios para loguna estimacin cuantitativa de los principales componentes del ciclo hidrolgi(precipitacin, evapotranspiracin , infiltracin y escorrenta superficial ) y, endefinitiva, delbalance hdrico y de losrecursos subterrneos .

Los mtodos hidrogeolgicos en sentido estricto son: elinventario de puntos de agua,

la instalacin y seguimiento de la red de observacin o control y los ensayos debombeo. Los dos primeros mtodos sirven fundamentalmente para establecer laposicin de lasuperficie piezomtrica del acufero y su evolucin en el tiempo, perotambin permiten obtener una idea general del funcionamiento hidrulico del mismEl tercero de ellos provee de los datos necesarios para la obtencin de unconocimiento ms preciso de los principales parmetros hidrulicos. El empleo estos mtodos puede requerir la realizacin previa desondeos mecnicos deinvestigacin, piezmetros ypozos experimentales de control .

Los mtodos fsico-matemticos son necesarios, por un lado, para determinar, en caacufero, el valor de los parmetros fundamentales de la hidrulica subterrnea(permeabilidad , transmisividad , porosidad eficaz y coeficiente de almacenamiento ) yconocer las caractersticas del flujo subterrneo (es decir, la dinmica ofuncionamiento del acufero); y, por otro lado, para desarrollar modelos matemticde simulacin o comportamiento del mismo ante determinadas acciones exterior

sobre los recursos y reservas. Los datos de partida para la aplicacin de estosmtodos se obtienen, sobre todo, a partir de la realizacin deensayos de bombeo , as

Mtodos de investigacin en Hidrogeologa

Mtodos Geolgicos y Geofsicos

Mtodos Climatolgicos y de Hidrologa de superficieInventario de Puntos de Agua

Mtodos Hidrogeolgicos s. str. Red de observacin y controlEnsayos de Bombeo

Mtodos Fsico-Matemticos

Mtodos Hidroqumicos


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como de las medidas realizadas para conocer la evolucin de la superficipiezomtrica. La aplicacin de estos mtodos, junto con los geolgicos y geofsic

permite hacer una estimacin de lasreservas subterrneas del acufero.

Los mtodos hidroqumicos se utilizan principalmente para caracterizar qumicameel agua (facies qumica) y determinar su calidad (poniendo de manifiesto,eventualmente, sus problemas de contaminacin), suministrando, a su vez, datos sola procedencia de las aguas y las caractersticas del flujo subterrneo.

Qu es un Estudio Hidrogeolgico?

Un Estudio Hidrogeolgico consiste en la aplicacin de los mtodos de investigade la Hidrogeologa a la prospeccin de las aguas subterrneas en un territorioconcreto.

El objeto de un Estudio Hidrogeolgico es localizar los acuferos, definir su extensi y caractersticas geolgicas, sus parmetros hidrulicos, la dinmica del fluj

subterrneo y la composicin qumica del agua, e incluso, si el acervo de datospermite, elaborar un modelo matemtico de comportamiento ante eventuales accionexteriores. Todo ello equivale, en definitiva, a responder a las preguntas siguienterespecto del agua subterrnea como recurso a explotar: dnde?, cunto?, cmocundo? y hasta cuando?.

Qu tipos de estudios hidrogeolgicos hay?

Los tipos de estudios varan de acuerdo con los objetivos que se persigan en lexploracin. Segn esto, se pueden clasificar en tres grupos: a) preliminares o dreconocimiento, b) regionales y c) de detalle.


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En los estudios hidrogeolgicos preliminares o de reconocimiento la Geologa juegpapel decisivo, ya que su objetivo es localizar los acuferos ms importantes y hacuna primera estimacin de sus dimensiones, zonas de recarga y descarga, parmetrohidrogeolgicos y calidad de sus aguas. Este tipo de estudios se suelen reflejar emapas hidrogeolgicos de escala 1: 200.000 1: 100.000.

Los estudios hidrogeolgicos regionales conducen a una cuantificacin maproximada de las caractersticas de los acuferos localizados en los anterioresestudios de reconocimiento o preliminares. La escala de los mapas hidrogeolgicorrespondientes oscila entre 1: 100.000 y 1: 50.000.

Los estudios hidrogeolgicos de detalle tienen por objeto resolver una demanda dagua concreta como, por ejemplo, el abastecimiento de un ncleo urbano o de regado.

Aparte de los anteriores, tambin se pueden englobar dentro del campo de laHidrogeologa en sentido amplio, los Estudios Geotrmicos, donde el recurso inters es el agua termal, tanto por s misma (balnearios) como por la energa qupuede aportar (energa geotrmica para calefaccin).

Estudios Hidrogeolgicos

Preliminares o DeReconocimientoE. 1: 200.000

1: 50.000

RegionalesE. 1: 100.000 y

1: 50.000De Detalle


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De qu partes se compone un Estudio Hidrogeolgico?

Dependiendo del tipo de estudio (preliminar o de reconocimiento, regional, o detalle) y de otras circunstancias (econmicas, por ejemplo), las distintas partes demismo, que se exponen a continuacin, tendrn un desarrollo ms o menos acentuo, incluso, nulo (como puede ser el caso del estudio geofsico, los sondeos dinvestigacin, etc.).

Recopilacin de Informacin

Estudio de la Demanda de Agua

Estudio Climatolgico

Estudio de Hidrologa de Superficie

Estudio Geolgico Estudio Geofsico

Inventario de Puntos de Agua

Red de Observacin y Control

Ensayos de Bombeo

Sondeos mecnicos de investigacin, piezmetros y pozos experimentales Estudio Hidroqumico

Sntesis Hidrogeolgica y Balance Hdrico

Partes de un Estudio Hidrogeolgico


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Recopilacin de Informacin

Esta fase es muy importante, sobre todo en los estudios preliminares o dereconocimiento, ya que permite un ahorro de tiempo ms o menos considerable enfases posteriores.

Estudio de la Demanda de Agua

La causa determinante de los estudioshidrogeolgicos es atender la demandaactual o futura de agua. Esta demanda puedeser urbana, industrial y agrcola. El estudiode la demanda es el ms importante aconsiderar en toda planificacin hidrulica,aunque, se puede considerar comorelativamente independiente del estudiohidrogeolgico propiamente dicho.

Estudio Climatolgico

El objeto de los estudios climatolgicos es la cuantificacin de laprecipitacin yevapotranspiracin real , que son los dos factores cualitativamente ms importantesen el balance hdrico de cualquier regin. La diferencia entre estos dos factores(teniendo en cuenta, adems, para el clculo, lareserva til del suelo) determina lalluvia til, que es la parte de la precipitacin disponible para la escorrenta superficial y la recarga de los acuferos mediante infiltracin.

Estudio de Hidrologa de Superficie

El objeto de estos estudios es la cuantificacinde la escorrenta superficial, medianteaforosadecuados en los principales manantiales y

corrientes de agua de la regin, lo que permite


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conocer las relaciones entre las aguas superficiales y las profundas. La diferencientre la lluvia til y la escorrenta superficial permite cuantificar el volumen

disponible para la recarga de los acuferos.

Estudio Geolgico

El objeto de estos estudios es determinar los lmites de lasunidades hidrogeolgicas y acuferos y su naturaleza litolgica. Estos estudios se hacen con un enfoquhidrogeolgico, reflejndose sus resultados en el correspondientemapahidrogeolgico. En este mapa se diferencian los distintos terrenos de acuerdo con surango de permeabilidad.

Estudio Geofsico

La Geofsica es una tcnica que, a partir de fenmenos fsicos, naturales oprovocados, trata de conocer la distribucin de materiales en el subsuelo y supropiedades.

El estudio geofsico es, de esta manera, complementario del geolgico (corroboran y ayudando a precisar los datos aportados por este ltimo), ya que la prospeccigeofsica de superficie no suele proporcionar datos directamente hidrogeolgico(lmite de la superficie piezomtrica, zonas de mayor transmisividad, etc.), sino unvariaciones en las constantes fsicas del terreno que, en primer lugar, es precisointerpretar geofsicamente, despus relacionarlas con la geologa y, finalmente, conpresencia de las aguas subterrneas.

El mtodo geofsico de superficie ms empleado en Hidrogeologa es elmtodoelctrico-resistivo . En la testificacin de los sondeos mecnicos y/o pozos, losmtodos empleados usualmente son los registros de potencial espontneo yresistividad, y los rayos gamma.

Inventario de Puntos de Agua


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El inventario de puntos de agua (pozos, galeras, manantiales y sondeos) es el sistemms idneo para empezar a conocer rpidamente las caractersticas hidrogeolgic

de una determinada regin, sin necesidad de recurrir a reconocimientos de tipodirecto (ejecucin de pozos, sondeos o piezmetros) cuyo coste y tiempo derealizacin material son mucho ms elevados.

El inventario permite conocer, entre otros datos, los siguientes: 1) el perfil litolgicde la perforacin, o bien, la situacin geolgica del manantial; 2) la posicin del npiezomtrico (y, de ah, el espesor total o parcial del acufero); 3) la composiciqumica del agua a travs de la toma de muestras; 4) el volumen de agua utilizada unidad de tiempo y su uso.

Instalacin y Seguimiento de la Red de Observacin y Control

Los datos bsicos sobre los parmetrosgeomtricos e hidrogeolgicos de unacufero y sobre su funcionamiento se

obtienen, fundamentalmente, mediante unared de pozos de observacin (pozo deexplotacin o experimental en el que sepuede medir el nivel de agua) y/o depiezmetros ((tubo de pequeo dimetroconectado hidrulicamente al acufero). Laprecisin requerida puede exigir unanivelacin de los principales puntos de agua, con la intervencin de un topgrapreviamente a la toma sistemtica de datos.

Una vez determinada la red de observacin, es necesario comenzar la tomasistemtica de datos. sta consiste fundamentalmente en las medidas de nivelespiezomtricos y las dirigidas a determinar la calidad fsico-qumica de las aguas (tode muestras, y registros depH, conductividad y temperatura).


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La periodicidad de las medidas suele ser quincenal o mensual, aunque puede variarel ritmo y amplitud de las oscilaciones, principalmente, del nivel piezomtrico.

Ensayos de Bombeo

Los ensayos de bombeo son la principal herramienta de que se dispone para el estuddel comportamiento de pozos, prediccin de caudales y descensos futuros, yobtencin de valores representativos de las caractersticas hidrodinmicas de losacuferos.

Los ensayos de bombeo comportan un descensoprogresivo de niveles, debido al agrandamiento delcono de influencia a medida que transcurre el bombeo,hasta que llega un momento en que la recarga iguala albombeo y entonces se llega a un rgimen estacionario,al menos en la prctica.

Las medidas de niveles de agua se hacen tanto en el descenso como durante lrecuperacin (ensayo de recuperacin ). Estas medidas se pueden tomar slo en elpropio pozo de bombeo (aforo o ensayo de descenso ) o, adems (lo que resulta msidneo), en los pozos o piezmetros prximos, dependiendo, entre otros factores, dlos objetivos que se pretendan alcanzar y de la disponibilidad de gasto. En general, ensayos de bombeo se hacen a caudal constante, por lo menos durante ciertosintervalos de tiempo.

Con los ensayos de bombeo se pueden obtener, entre otros datos, los siguientes: 1transmisividad y coeficiente de almacenamiento del acufero; 2) presencia y situacide lmites (barreras, fallas, lneas de recarga, etc.); y 3) eficiencia real del pozo.


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Sondeos mecnicos de investigacin, piezmetros y pozos experimentales

Estos sondeos y pozos son tanto ms necesarios cuanto menorsea la presencia previa de otras obras similares de captacin(sondeos y/o pozos) con las caractersticas adecuadas comopara permitir la obtencin de datos suficientes sobre laprofundidad y litologa de los acuferos, y sobre los nivelespiezomtricos, as como la realizacin de ensayos de bombeo y

la toma de muestras de agua.

Estudio Hidroqumico

La calidad qumica (y bacteriolgica) del agua es tan importante como su cantidad.ello, desde el comienzo de los trabajos debe programarse adecuadamente la toma anlisis sistemtico de muestras de agua, lo que permitir conocer la variacin de lcaractersticas fsico-qumicas de la misma en el espacio y en el tiempo.

Las caractersticas fsico-qumicas del agua estn relacionadas con la naturalezlitolgica de cada acufero y con la longitud y profundidad del recorrido subterrndel agua, (es decir, con el tiempo de permanencia de las aguas en profundidad), tolo cual permite interpolar, o extrapolar, los datos puntuales obtenidos. Las aguaprofundas suelen ser ms salinas que las ms prximas a la superficie, para unlitologa similar.

Por otro lado, el criterio de calidad del aguavara dependiendo del uso al que vaya destinada,lo que permite conocer con antelacin el tipo deanlisis que debe hacerse de acuerdo con lafinalidad del estudio.

Los fenmenos que modifican la composicinqumica del agua subterrnea son principalmente

los siguientes: 1) hidrlisis; 2) intercambio inico; 3) fenmenos de oxidaci


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reduccin; y 4) disolucin y precipitacin. En las rocas carbonatadas y otras (sale yesos) juegan un papel muy importante estos dos ltimos fenmenos, de manera q

pueden afectar notablemente a la permeabilidad de los acuferos, aumentndol(disolucin) y disminuyndola (precipitacin).

El estudio de la composicin de las aguas subterrneas y de su variacin temporaespacial permite en ocasiones calcular ciertos parmetros hidrolgicos del sistem(as, por ejemplo, la determinacin de la infiltracin por balance de cloruros y la dcaudal de manantiales salinos sumergidos).

Las caractersticas qumicas de las aguas subterrneas se suelen representargrficamente mediantediagramas hidroqumicos , que sirven para hacercomparaciones entre varios anlisis de aguas de un mismo lugar (en pocadiferentes) o de diferentes lugares.

La composicin qumica del agua tambin suele reflejarse en losmapashidrogeoqumicos, donde mediante cifras, smbolos o figuras se representa dicha

composicin en cada punto de agua, permitiendo (si el nmero de puntos es suficienel trazado de isolneas (curvas de igual conductividad, de igual contenido en clorurosulfatos, etc.).

Sntesis Hidrogeolgica y Balance Hdrico

La realizacin de las distintas partes del Estudio Hidrogeolgico se resuelve en Sntesis Hidrogeolgica, que consiste fundamentalmente en: 1) definir lacaractersticas de los acuferos de la zona; y 2) estimar la dinmica o funcionamiende los mismos. El conocimiento de estos dos aspectos permitir establecer suposibilidades de explotacin para atender a la demanda considerada.

1) Definicin de las caractersticas de los acuferos

Las caractersticas ms definitorias de los acuferos son las geomtricas e

hidrodinmicas (Transmisividad T - y Coeficiente de almacenamiento S-). La


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evaluacin de la geometra del acufero se basar en los estudios geolgicos (maplitolgico-estructurales) y la geofsica; y la estimacin de laT y S , en los datos

puntuales de las medidas de permeabilidad efectuadas en los piezmetros o de loensayos de bombeo efectuados en los pozos.

Los datos sobre el nivel de agua recogidos en la fase de Inventario se reflejarn en etrazado de las lneas isopiezas.

La estimacin de las reservas de agua que contiene el acufero es til a efectos deconocer su inercia o capacidad de regulacin ante las variaciones en la recargadescarga; o tambin si se considera interesante realizar un.

2) Estimacin de la dinmica del acufero, y Balance Hdrico

Se ha de considerar tanto el funcionamiento natural del acufero como lavariaciones que ha introducido o va a introducir en l la accin humana.

La estimacin de la recarga natural (entradas del acufero) se hace de acuerdo conlos datos de precipitaciones y evapotranspiracin, pero teniendo tambin en cuentlas caractersticas geolgicas (reas permeables e impermeables) y topogrficas de lzona. El margen de error de esta estimacin se puede disminuir si se dispone, ademde datos de caudales de los ros y manantiales y/o de las oscilaciones de los nivelpiezomtricos. No obstante, para llegar a obtener una definicin relativamenteajustada de los recursos disponibles se requieren varios aos de explotacincontrolada. La autntica calibracin o verificacin de los datos casi siempre exigir tratamiento en modelos analgicos y/o digitales.

Al objeto de cuadrar adecuadamente el Balance Hdrico, lasentradas han decotejarse con lassalidas del acufero. Estas salidas vienen dadas por la suma debombeos de pozos y sondeos, salidas directas de manantiales, y drenaje de arroyosros principales.


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El conocimiento de la superficie piezomtrica del acufero permite determinar ldireccin del flujo subterrneo.

Por otro lado, al estudiar las caractersticas estticas o las dinmicas de losacuferos hay que incluir siempre los datos sobre las caractersticas fsico-qumicadel agua, que tengan inters para los usos a que se va a destinar el agua captada.

Quin demanda los estudios hidrogeolgicos?

Los estudios hidrogeolgicos preliminares o de reconocimiento, as como los estugenerales, son planificados y coordinados desde las Administraciones Pblicas, al el agua un recurso natural de inters publico. Por lo que se refiere a los estudioshidrogeolgicos de detalle, son demandados por las entidades publicas local(Ayuntamientos) o por entidades privadas (fbricas, comunidades de regantes, etc.).

La realizacin de estos estudios, en cualquiera de los casos, deben ser realizados potcnicos especializados, que aportan conocimiento del medio fsico y ofrece

garantas en cuanto a la explotabilidad del este recurso.

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