Hidrogeologia

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 Tipos de captaciones o puntos de agua -pozo comun u ordinario: es la captación realizada a mano (excavado) de gran diámetro (1-3m) y pequeña profundidad(<50m).-sondeo: es una captacion mecanizada de pequeño diametro (<0,3m) y gran profundidad (hasta 1000m). es para investigacion.-pozo mecanico o perforado: captacion mecanizada de mayor diametro que la del sondeo y alcanza gran profundidad. Es la perforacion de explotacion por excelencia. Contaminación de las aguas subterraneas: es la alteración de las características físicas y/o químicas y/o bacteriológicas de las aguas subterráneas, como consecuencia de las actividades humanas que las hagan inutilizables para la aplicación útil a que se destinaban Agente contaminante: es toda propiedad física, organismo o sustancia que deteriora las características naturales originales de un agua. Grupos: hidrocarburos, detergentes, pesticidas, contaminantes químicos minerales, contaminantes orgánicos, contaminantes biológicos y sustancias radiactivas.Focos Potenciales de contaminación: I.Focos relacionados con puntos de descarga de sustancias. II.Lugares de almacenamiento, tratamiento y/o eliminación de sustancias; vertidos no planificados III.Transporte o transmisión. IV. Aplicación de sustancias en relación con actividades planificadasV.Focos que alteran el flujo e inducen contaminaciónVI.Focos naturales activados por el hombre. causas de la contaminacion por Tipo de actividad humana que las produce:contaminación urbana contaminación agrícola contaminación industrial contaminación inducida por bombeo Efecto Foen
Es el efecto que ocasiona una barrera de montañas, al chocar con los frentes nubosos atlánticos con aquella e impedir que pasen a la vertiente mediterránea. Ej: cuando chocan en la sierra segura, Cazorla y revolcadores e impiden el paso de la lluvia al frente mediterraneo, ya que lo que pasa sube por convección del calor radiado en la vertiente mediterránea.
Efecto albedo Es la refractancia de los rayos solares en la superficie terrestre. estas radiaciones son devueltas a la atmósfera y el calor disipa las nubes. Depende del color de la superficie. un cuerpo negro- albedo=0 nieve- albedo=90
Murcia tiene el mayor albedo de la península. En Murcia hay muchas depresiones sin vegetación y con margas blancas (mula, fortuna, lorca), cuyo albedo es elevado. Para combatir el efecto albedo los beduinos del desierto llevan ropas blancas.
tipos de Acuiferos según tipo de poros detrítico: porosidad intergranular karstico: porosidad por figuración según facilidad de expulsion del agua acuífero : la expulsa bien. Ej: gravas acuitardo: tarda en expulsarla. Ej: limos y arenas. acuicludo: no la expulsa solo la almacena. Ej: arcillas.
acuifugo: no entra por tanto no puede salir. Ej: granito según presión libre cautivo
Unidades hidrogeologicas
es aquel dominio hidrogeologico de rango superior, constituido por acuiferos o rocas permeables superpuestas, que presentan en su conjunto una serie de caracteristicas fisicas especiales (climatologicas, hidrologicas, geomorfolicas, geologicas) que lo diferencia de otros adyacentes. Tiene limites estancos pero de carácter mas regional. Ej: alineaciones diapiricas, fosas tectonicas rellenas de potentes formaciones impermeables, limite entre 2 ud. Estructurales con estilos muy distintos, etc.
FACTORES CONTAMINANTES DE ACUIFEROS
EN LA CUENCA DEL SEGURA
Inconsciencia humana-> impacto visual (cascos de cerveza) Vertidos industriales: Curtidos en Lorca Conservas en Caravaca Hidrocarburos de escombreras Vertidos mineros -> metales pesados en Sierra de Cartagena Vertidos agrícolas (fertilizantes) -> nitratos y pesticidas en las vegas del segura Vertidos urbanos: Filtraciones de aguas residuales en Molina, Alguazas, Lorquí, Las torres de Cotillas y Librilla Depuradoras defectuosas
Vertidos ganaderos: -> purines en Lorca y Fuente Alamo
Incorrecta ubicación de los sondeos de explotación -> limites de acuíferos por evaporizas. Ej.: Quibas, Jumilla-Villena, Don Gonzalo-La Umbría Incorrecta construcción de sondeos -> campo de Cartagena Intrusión marina: Águilas-Cala Reona, cabo Cope- Cala blanca, Cabezo de los pájaros, Cabo Roig.
Sobreexplotación:Contaminación evaporitica Contaminación gaseosa Contaminación marina VARIACIONES PIEZOMETRICAS.Fenómenos que se pueden deducir: Descensos anuales Desfases de la piezometria con respecto a la lluvia - karst. Influencia de los excedentes de regadío Cambios de pendiente: sobreexplotación Influencia de embalse y ríos Causas de la fluctuaciones piezometricas Variación del agua almacenada Variación de la presión atmosférica Mareas - acuíferos costeros Deformación del terreno- terremotos Perturbaciones en pozos (tuberías rotas, bombeos) Cambios térmicos o químicos cerca del pozo
AMPLITUD: difencias de altura entre puntos máximos y mínimos. Es grande en relación con ríos Metodos de perforación.-PERCUSION Método muy antiguo que consta en soltar un peso desde arriba y golpear las rocas repetidamente. Elementos: sarta o herramienta de perforación(trepano, barron, tijera, montera); sonda (maquina y motor), bastidor(motor, biela, balancin), mástil, tambor; válvulas, tuberías.2 sistemas: pensilvano (con cable), canadiense (con varillaje). Funciones del trepano: triturar, escariar y mezclar. Tipos: regular, californiano, salomónico, cruciforme. Peso: 1500-8000 Kp, 50 golpes/min. Altura: terrenos duros 10-15 cm, blandos 40cm recorrido. A>dureza rocagolpes. Baron: para incrementar el peso y para la verticalidad. Tijera o destrabador: elemento de seguridad, golpea hacia arriba, para materiales plásticos(arcillas). Montera: parte terminal de la sarta para hacer la unión con el cable. Cables y carrete: tamizado de acero, necesita elasticidad, el giro del cable tiende hacia la izquierda, favoreciendo el apretado de las roscas. Alma de polivinilo, el cable debe girar para comprobar la verticalidad. Sonda.Bastidor: motor(correas trapezoidales),biela transforma movimiento ??, balancín. Mástil torre abatible con poleas. Tambor para el cable. Válvulas para la limpieza y extracción del agua. Tuberías de emboquille, de entubación y auxiliares.
Tecnicas de perforación: 1. Agujero grande, tubería y cementado, hay que echar agua para perforar 40-50 l/h. 2.limpieza detritus, desviación por buzamiento, para corregirlo se echa cable silex,etc. VENTAJAS: Rocas duras. Grandes diámetros (grandes caudales). Rocas fracturadas( en rotación se pierden los lodos). Hay que echar poco agua incluso permite salada. Da el nivel piezometrico real no el de lodos. INCONVENIENTES: lento avance 1-10m/dia. No va bien en rocas blandas, arcillas, se pega. No llega a grandes profundidades (<700 m). es caro 10-15000 ptas/m)
-ROTACION DIRECTA: giro de una herramienta cortante, a traves de varillaje y motor. Se utilizan lodos, para evitar el calentamiento, son inyectados por una bomba desde el interior de las varillas, corte por cizallamiento, desbaste y abrasión. Se utiliza en petróleo. Avances 10-25m/dia. Elementos: batería de perforación: -corona(vidria o diamante),-tricono(3 conos con dientes.1000Kp/pulgada?,-tubo sacatestigos 1,5-3 m longitud, muelle extractor,-cabeza de inyección: parte superior de la Kelly a donde llegan los lodos,-varillaje 40-85 mm? y 6m longitud va roscado; sonda o maquina: mástil(estructura metalica reforzada, abatible y desmontable),motor,carrete y cables, cabestrante (polea para los cables); ensanchador; escariador(se mete antes de perforar, para eliminar obstaculos); barra Kelly (entre cabeza de inyección y tubería perforada, puede ser hexagonal o cuadrado y acciona la mesa de rotacion); Lastrabarrenas: barras huecas para darle peso y verticalidad, esta encima del tricono. Objetivos de los lodos: consolidar paredes, por formación de costras y también por presión de circulación, ascender detritus, mantener detritus en suspensión si hay paredes, lubrificar y enfriar, facilitar cementaciones, equilibrar presiones en acuíferos surgentes, determinar cavernas por perdidas de lodos.RESPECTO A LA PERCUSION: ventajas: >profundidades. Inconvenientes: mas caro y peor para hidrogeología y menos para el karst.
ROTACION INVERSA: los lodos bajan por el espacio interanular y se meten en los tubos de perforación(al revés que la rotación directa).Para grandes diámetros, pues en la directa, para evacuar los detritus se necesitan grandes bombas. Emplea la trialeta en vez del tricono. Para terrenos detríticos (gravas, arenas, limos). En vez de bomba de lodos, lleva compresor. VENTAJAS sobre la rotación directa: >diámetros, no hay que hacer reducciones,> velocidad ascensional detritus 5veces,> velocidad de avance pues los rozamientos en las tuberías del lodo mas detritus es rendimientos.> estabilidad de las paredes del sondeo.< colmatación de las paredes, muestras de detritusm menos alteradas. INCOVENIENTES: es mas caro, ROTOPERCUSION: se utiliza un martillo neumático accionado por aire comprimido que impulsa un compresor muy caro. Los martillo tienen en el fondo tallantes o dientes de carburo de tungsteno, se utiliza espumante para evacuación detritus y refrigeración del martillo. VENTAJAS: >rápido. >económico, indicado para rocas muy duras y duras, se ve el agua salir por la boca y se puede evaluar no existen tuberías auxiliares. INCONVENIENTES: diámetros pequeños <350 mm. No apto para rocas muy karstificadas, el detritus sale muy mezclado, pequeños caudales (<50 l/s) PERFORACION HORIZONTAL DIRIGIDA: captación de acuíferos marionosk, desde el continente, con el fin de tratar sus aguas en plantas desaladoras. Primero se realiza un sondeo piloto de pequeño diámetro. Desde un s incial se introduce en el suelo un cabezal de perforación inclinado, que es dirigfido durante la perforación. El cabezal tridimensional perfora un pequeño túnel con chorros de liquido a alta presión. Los residuos de la perforación son transportados por la suspensión al punto de partida o de salida. Se introduce la tubería, en el mismo sentido o contrario al del escariador del ensanche, no existiendo peligro de daños, ya que la bentonita en suspensión actua como medio deslizante y reduce el rozamiento. Sondeos eléctricos verticales: SEV condiciones del terreno: capas +- horizontales, que sean eléctricamente homogéneas y no haya muchas, que el espesor y su contraste de resistividad guarde relación, que la superficie topográfica sea +- plana, que no haya tendidos eléctricos o conducciones de agua. Luego se comparan los diagramas de campo o curvas SEV con otros teoricos. Equipo y material: multivoltimetro, amperímetro, electrodos imporalizables, electrodos de acero, cables de doble aislamiento, teléfonos de línea, localizador de averias o roturas de cable. Prospección gravimétrica: la gravimetría es la medida y el estudio de la intensidad del campo gravitatorio, por la medida de g (atracción gravitacional de la tierra). Las variaciones locales en la medida del campo gravitatorio tienen su causa esencialmente en la presencia de formaciones geológicas con sus densidades y/o espesores. Toma de datos, nivelación de precisión de los puntos (estaciones) de la malla, mediante dispositivos de péndulo, gravímetro y balanza de torsión. Unidad es el gal=1cm/s2. Una vez realizadas las sucesivas corecciones y filtrados se representa en cartografia topográfica como mapas de isovalores con anomalías gravimétricas (Bouguer)=g-go, tener en cuenta la correcciones por el efecto luni-solar. Asi obtenemos un esquema geológico estructural de una zona concreta que será interpretado por expertos en geología estructural. Relativo bajo coste.
Prospeccion electromagnética: se basan en medir la perturbación producida en una señal electromagnética (EM) a su paso por el subsuelo por 2 metodos:-EM en dominio de frecuencias: medición de las características resistivas del subsuelo.-EM en dominio de tiempos: medición de la fuerza electromotriz del campo EM transitorio que se genera en el subsuelo al interrumpir bruscamente un pulso de corriente que circula por una espira localizada en la superficie del terreno. La capacidad de penetración de las ondas electromagnéticas depende de su frecuencia y de las características de las formaciones del subsuelo. Alta frecuencia= decenas de m; baja frecuencia= centenares de metros. Los dispositivos que se utilizan suelen emitir en un amplio espectro de frecuencias. La velocidad de propagación de las ondas electromagnéticas es prácticamente la de la luz. Un bucle de cable conductor cuadrado, a través del cual se hace circular corriente eléctrica. Al interrumpirse bruscamente provoca una difusión de corrientes en el subsuelo de varios centenares de metros. La medición de los campos magneticos secundarios asociados a dichas corrientes permite detectar diferentes materiales a distintas profundidades. Se usan equipos caros que requieren especialización de manejo e interpretación. Prospeccion sísmica Medida de la propagación controlada por las leyes de refracción y reflexión, de las ondas sísmicas en el subsuelo:
-las longitudinales, paralelas a la dirección de propagación,+rapidas y utilizadas -las transversales, perpendiculares
-las de superficie, ondas rayleigh y love Las ondas se propagan en el subsuelo a unas velocidades que dependen de las características de cada material geológico y al llegar a una discontinuidad, sea estructural o estratigráfica, sufren alteraciones en su velocidad, al tiempo que son afectadas por reflexion y refracción, esta información es recogida mediante un geófono.
Testificacion geofísica: la obtención de diagrafias de estos parámetros es especialmente útil para definir la columna de entubación en sondeos en que la calidad de las muestras sea dudosa. Parámetros y aplicación: testificación eléctrica: resistividad y potencial eléctrico, identificación y definición de las cotas de las formaciones acuíferas. 2 parametros: -resistividad (es inversamente proporcional a la cantidad de agua contenida, por unidad de volumen de roca y a la conduvidad de esta agua, es muy sensible a los cambios litológicos a lo largo de una perforación, ud. Ohmios x metro); -potencial: la variación del potencial eléctrico puede tener su origen en dos fenómenos distintos: -electrofiltracion: el flujo de agua a través de las capas acuíferas genera una fuerza electromotriz de hasta varias decenas de milivoltios. -electro-osmosis: es la fuerza electromotriz proporcional al logaritmo de la relación de las resistividades entre dos electrolitos diferentes, o de concentraciones diferentes, situados en contacto. Testificacion radioactiva Puede realizarse en sondeos entubados, 3 tipos: -rayos gamma: son impulsos de alta energía de las ondas electromagnéticas emitidas espontáneamente por algunos elementos radiactivos, son cuantos de luz fotones sin masa ni carga, y ricos energía natural. Su registro permitirá identificar las formaciones geológicas en función de sus niveles de emisión de radiactividad natural. Arcillas isotopos radiactivos K, sílice estable y carbonatadas baja radiactividad.-rayos gamma-gamma: se realizan con dispositivos que constan de un emisor radiactivo en su parte inferior, y un detector en la superior. En las diagrafias los máximos son terrenos de baja densidad=alta porosidad.-Testificacion de neutrones: sondas con una fuente emisora de neutrones y un receptor. Al ser bombardeada la formación geologica por neutrones, estos pierden parte de su energía, y parte de ellos son absorbidos por los iones de hidrogeno o cloro del agua, emitiendo rayos gamma, la cantidad de energía perdida será proporcional al contenido en hidrogeno de la formación. Asi obtenemos datos sobre la porosidad total de un medio saturado y el grado de humedad de un medio no saturado.Holokarst: gran potencia, nivel de base situado a gran profundidad, relieve juvenil con desniveles importantes, el muro impermeable esta por debajo de los talweg epigeos, gran desarrollo de la formas kársticas, evolución en sentido horizontal y vertical. Ausencia casi total de arcillas y dolomias Merokarst: pequeña potencia, nivel de base a pequeña profundidad, el muro impermeable aflora en los talwegs, desarrollo imperfecto de las formas kársticas, presencia de niveles de arcillas y dolomías. Karst: de montaña, estructural, fosil, activo. Formas karsticas en rocas carbonatadas Formas de absorción: -formas cerradas(lapiaces, dolinas, uvalas, poljes, valles ciegos)-formas abiertas(simas, ponors, cuevas, cañones); circulación por cuevas; formas de emisión (surgencias, exurgencias, trop-plein) CONCEPTO Y DEFINICION DE HIDROGEOLOGIA La higeologia es la ciencia, parte de la Geología, que estudia las aguas subterráneas, bajo un punto de vista: Físico Geofísica y testificación Geología aplicada a la hidrología o geohidrologia (métodos de exploración) Hidráulica subterránea (bombeos de ensayo) QUIMICO Hidroquimica (parámetros químicos e isotopos) Contaminación de acuíferos Biológico: contaminación de acuíferos Legal: ley de aguas (método único, subterráneas y superficiales) Agrícola: agua para la agricultura (pozos y sondeos) Industrial: agua para la industria Urbano: abastecimiento a poblaciones Político: hidroesquizofrenia de lluvias Ingenieril Maquinas de perforación Bombas HISTORIA DE LA HIDROGEOLOGIA Ya en la biblia se hablaba de pozos (Rebeca, La Samaritana) Los Kanats (galerias) hace 2500 años en Iran. En España los árabes ERA ANTIGUA GRIEGOS Platon el ciclo hidrológico Aristoteles(350 aC) procede del vapor de agua del interior de la tierra ROMANOS Marco vitruvio (15 aC) procedía de la fusión del hielo de las montañas se infiltraba y salía por las fuentes Seneca (4 aC) negó el fenómeno de la infiltración ERA MEDIA Pozos artesionos (1100) provincia de Artois, de ahí su nombre ERA MODERNA Palissy (1500) ciclo hidrológico en versión moderna Keppler (1571) la tierra es un animal que digiere el agua del mar y que al echar un erupto se originan las fuentes, fruto del metabolismo de la tierra RENACIMIENTO (1600) pocos progresos ERA COMTEMPORANEA (finales siglos XVIII) nace en realidad la hidrología moderna, basada en el ciclo hidrológico Siglo XVIII pozos de 300m de profundidad El termino hidrologeologia loutilizo primero LAMARK (1802), después DARCY (1803-2858), THIEM (1870),LUCAS (1879),MEAD(1879),MEINZER (1942),THEISS Y JACOB ciclo hidrológico (1935)… Gran avance por el petróleo (hace 25 años) rotación Bombas sumergibles 1910-1930 FACTORES QUE INFLUYEN EN LA ETR Climaticos Temperatura A>T>ETR Gradiente de tensión de vapor A>Humedad relativa del airePresion atmofericaSalinidad del aguavelocidad del viento>ETR Iluminacion A>iluminación>ETR· Edaficos Caracteristicas del perfil edafico A>Porosidad>ETR. Profundidad del nivel piezometrico AETR. Vegetacion. Presion de succion A>presión de succion>ETR. Morfologia de las plantas Forma tamaño y nº de hojas Numero de estomas/mm2 Tipo de raíces Producción de materia seca A>producción materia seca>agua consumida Laboreo A>laboreo>ETR Desarrollo fisiológico. Los periodos críticos de la planta demandan mas agua airevegetación>I , retardan el impacto y abren el suelo Relieve A>relievekarstificadas METODOS PARA EL CALCULO DE LA INFILTRACION I 1º. I=LLUVIA*E 2º. METODO DE KESSLER 3º.ESCORRENTIA SUBTERRANEA Y ZONA DE ALIMENTACION I=V/A (en acuíferos no sobreexplotados)4ºReservas gravitatorias I=Rp 5º.En acuíferos sobreexplotados I=Pe=Volumen de agua extraida (real*100,quitar los recursos)/Volumen roca (A*h, descenso teorico)6º.Contenido de Cl- del agua I=(1-e)(Cl´/Cl”+Cl”´/(P*Cl”))e=coeficiente de escorrentía superficial Cl´=contenido de Cl- del agua de lluvia Cl”=contenido de Cl- del agua del acuífero Cl”´=contenido de Cl- disuelto por el agua del suelo ENTRADAS SUPERFICIALES 1º.Mediante ríos 2º. Mediante embalses superficiales 3º. Acequias sin revestimiento4º.Excedentes de regadio

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