SEMANA IX

AGUAS SUBTERRÁNEAS

CONCEPTO: 

Derivan de la infiltración de aguas superficiales (lluvias, filtraciones de ríos, de los hielo o nieves) pudiendo surgir en forma de manantiales. Se puede captar por galerías filtrantes, pozos profundos. También esta agua sufre modificaciones al atravesar las capas terrestres.

Con límite natural de descenso de 1000 y 1200 m.

Temperatura de 365°C punto crítico del agua.

ZONAS:

-     Aireación: Se extiende de la superficie de la Tierra al nivel a la cual todos los poros o espacios abiertos en los componentes de la Tierra, se encuentran completamente llenos o saturados de agua.

La zona de aireación está dividida en 3 regiones:

1.La Región de Humedad, se localiza debajo de la superficie del suelo, y esta es la región donde las plantas extraen (por medio de sus raíces) la humedad necesaria para su desarrollo. La región intermedia se encuentra entre la región de humedad y la de capilaridad. La mayor parte de su agua llega por gravedad a través de la región húmeda.

2.La Región Intermedia, aparece en sitios donde la zona de agua es profunda y los niveles de humedad permanecen constantes.

3.La Región de Capilaridad, ocupa la porción del fondo de la zona de aireación y se localiza inmediatamente sobre la zona de saturación. Su nombre procede del hecho de que en esta región impere la tensión capilar que obliga al ascenso del agua, esta región varia en espesor, de acuerdo a la porosidad del suelo.

- Saturación: Al suelo se le ha considerado como un material con arreglo variable de sus partículas que dejan entre ellas una serie de poros conectados unos con otros, para formar una compleja red de canales de diferentes magnitudes que se comunican, tanto con la superficie del terreno, como con las fisuras y grietas de la masa de la misma.

A todas aquellas formaciones rocosas que tienen agua en el subsuelo, que se puede extraer para su utilización en cantidades significativas, se les conoce como acuíferos. En esta zona se encuentran generalmente los llamados acuíferos que son una formación geológica que contiene agua y que la transmite de un punto a otro en cantidades suficientes para permitir su aprovechamiento.

INFILTRACIÓN:

Es la penetración del agua en la zona porosa del suelo, dependiendo del tipo de suelo o superficie.

Las aguas meteóricas por infiltración de precipitaciones tenemos la zona vadosa y la zona profunda.

- Zona Vadosa: es la que se encuentra cerca de la superficie en la cual el espacio de poros esta solo parcialmente lleno con agua y circulando horizontalmente.

- Zona Profunda: representa la reserva de agua subterránea y no corren mucho, debido a que están hidrostáticamente aprisionadas.

ACUÍFERO:

El acuífero es una formación geológica capaz de almacenar y trasmitir agua. La presión está en función al espesor de la arcilla.

Para definir si un acuífero es pobre o rico mediante su perfil litológico, se observa la forma del cono que se forma en el nivel estático del acuífero.

Nivel Estático, es la distancia comprendida desde la superficie del terreno hasta la zona de saturación.

Nivel Dinámico, es también llamado de bombeo.

Cada punto sobre la superficie de la zona de saturación se llama nivel freático.

La unión de todos los niveles freáticos de los posos se llama capa freática.

TIPOS DE ACUIFEROS:

- Según su Estructura: Desde el punto de vista de su estructura ya se ha visto que se pueden distinguir los acuíferos libres y los acuíferos confinados.

En la figura al lado se ilustran los dos tipos de acuíferos:

-   Según su Textura: Desde el punto de vista textural, se dividen también en dos grandes grupos: los porosos y fisúrales.

· En los acuíferos porosos, el agua subterránea se encuentran como en una esponja, dentro de unos poros intercomunicados entre sí, cuya textura motiva que existe “permeabilidad”, (transmisión interna de agua), frente a un simple almacenamiento. Aunque las arcillas presentan una máxima porosidad y almacenamiento, pero una nula transmisión o permeabilidad. Como ejemplo de acuíferos porosos, tenemos las formaciones de arenas y gravas aluviales.

· En los acuíferos fisurales, el agua se encuentran ubicada sobre figuras o diaclasas, también intercomunicadas entre sí, pero a diferencia de los acuíferos porosos, su distribución hace que los flujos internos de agua se comporten en una manera heterogénea, por direcciones preferenciales. Como representantes principales del tipo fisural podemos citar a los acuíferos Kársticos.

- Según su comportamiento Hidrodinámico: Desde un punto de vista hidrodinámico de la movilidad del agua podemos, podemos denominar, en sentido estricto:

· Acuiferos, Buenos almacenes y transmisores de agua subterránea (cantidad y velocidad), por ejemplo arenas porosas y calizas fisúrales.

· Acuitardos, Buenos almacenes pero malos transmisores de agua subterránea (cantidades pero lentos), por ejemplo limos.

· Acuícludos, Pueden ser buenos almacenes, pero nulos transmisores, por ejemplo las arcillas.

· Acuifugos, Son nulos tanto como almacenes como transmisores, por ejemplo granitos o cuarcitas no fisuradas.

ACUÍFERO CAUTIVO O CONFINADO:

Son aquellas formaciones cuando el agua subterránea se encuentra encerrada entre dos capas impermeables y es sometida a una presión distinta a la atmosférica (superior). Solo recibe el agua de lluvia por una zona en la que existen materiales permeables, recarga alóctona donde el área de recarga se encuentra alejada del punto de medición, y puede ser directa o indirecta dependiendo de si es agua de lluvia que entra en contacto directo con un afloramiento del agua subterránea, o las precipitaciones deben atravesar las diferentes capas de suelo antes de ser integrada al agua subterránea. A las zonas de recarga se les puede llamar zonas de alimentación. Debido a las capas impermeables que encierran al acuífero, nunca se evidenciaran recargas autóctonas (situación en la que el agua proviene de un área de recarga situada sobre el acuífero), caso típico de los acuíferos semi confinados y los no confinados o libres (freáticos).

• Los Principales Tipos de acuíferos de la Zona de Aireación:

Acuífero del suelo, que virtualmente se encuentra restringida al espesor de las capas hasta donde alcanzan las raíces de plantas y árboles.

Acuífero pelicular, es el agua adherida a los clastos integrantes o participantes del suelo (agua absorbida) y que no está afectada por los movimientos gravitacionales.

Acuífero gravitacional o vadoso, es la que es afectada por la gravedad y tiende a fluir hasta niveles muy inferiores de la zona de aireación.

Acuífero capilar, es el agua que a modo de flecos se eleva desde el nivel freático o límite inferior de la zona e aireación.

Acuífero colgada, es aquella agua gravitacional que en su descenso queda gravitacional que en su descenso queda atrapada por un estado impermeable quedando virtualmente como colgada.

• Dentro de la zona de Saturación podemos diferenciar cinco tipos de acuíferos que son:

Acuífero de movimiento libre, es el agua que fluye libremente controlada por la pendiente del nivel freático.

·       Acuifero confinada, es la situada entre dos capas impermeables pero así como tiene entrada también puede contar con salida, estando su movimiento controlado por la diferencia de altura entre la entrada y la salida, o sea, su altura hidrostática.

·       Acuifero aprisionada o congénita, es el agua que quedo soterrada, cuando los sedimentos se formaron, como por ejemplo el agua de los yacimientos petrolíferos.

·       Acuifero juveniles, el agua subterránea es en parte una contribución directa de la actividad magmática o volcánica. Durante la cristalización, se desprende agua, que puede pasar a la roca adyacente y formar parte del caudal subterráneo. El agua desprendida en la cristalización de las rocas ígneas se llama agua joven.

·       Acuifero connata, cuando se depositan sedimentos bajo los mares, parte del agua del mar es retenida en los intersticios al depositarse encima sedimentos impermeables, parte de esta agua puede quedar aprisionada y retenida en el sedimento, hasta que sea descubierta en forma accidental o intencionada. El agua atrapada en los sedimentos en el momento de su depósito se llama agua connata.

MOVIMIENTO:

El movimiento de un líquido puede ser laminar o turbulento. En el escurrimiento laminar, el movimiento del agua es ordenado y uniforme; en el escurrimiento turbulento, tienen lugares remolinos y movimientos irregulares. En el movimiento del agua subterránea prevalece el escurrimiento laminar que se verifica a velocidades reducidas. El escurrimiento laminar del agua subterránea a través de la roca se llama percolación

-         Porosidad, es la capacidad de un suelo de absorber agua.

   Permeabilidad, es la capacidad de un suelo de dejar pasar agua.

TEMPERATURA:

En general la temperatura es muy constante hasta cerca de 100m de profundidad, estando aproximadamente desde 1°C a 1.5° C por encima de la temperatura media del aire de la localidad. A mayores profundidades el incremento de la temperatura acompaña al gradiente geotérmico.

-         Gradiente Geotérmico, es la variación de temperatura, es decir gradiente térmico, que se produce en el material de un planeta rocoso, cuando se avanza desde la superficie hacia el centro por un radio de su esfera, esto es avanzado perpendicularmente  desde la superficie del planeta hacia su interior.

SALINIDAD:

En general las aguas subterráneas son dulces y aptas para el consumo humano. Pero las aguas subterráneas próximas a las costas son literalmente invadidas por aguas saladas que en algunos casos logran contaminarlas, sin embargo, en otros casos logran rechazar y hasta dominar a las aguas saladas invasoras.

RECARGA:

El agua del suelo se renueva en general por procesos activos de recarga desde la superficie. La renovación se produce lentamente cuando la comparamos con la de los depósitos superficiales, como los lagos, y los cursos de agua. En el tiempo de residencia es muy largo.

En algunos casos la renovación esta interrumpida por la impermeabilidad de las formaciones geológicas superiores, o por circunstancias climáticas sobrevenidas de aridez.     

             

La proporción de infiltración respecto al total de las precipitaciones depende de varios factores:

-         La Litologia, influye a través de su permeabilidad, la cual depende de la porosidad, del diaclasamiento (agrietamiento) y de la mineralogía del sustrato. Por ejemplo, los minerales arcillosos se hidratan fácilmente, hinchándose siempre en algún grado, lo que da lugar a una reducción de la porosidad que termina por hacer al sustrato impermeable.

-         Otro factor desfavorable para la infiltración es una pendiente marcada.

La presencia de vegetación densa influye de forma compleja, porque reduce el agua que llega al suelo (intercepción) pero extiende en el tiempo el efecto de las precipitaciones, desprendiendo poco a poco el agua que moja el follaje, reduciendo así la fracción de la escorrentía y aumentando la de infiltración. Otro efecto favorable de la vegetación tiene que ver con las raíces, especialmente las raíces densas y superficiales de muchas plantas herbáceas, y con la formación de suelo, generalmente más permeable que la mayoría de las rocas frescas.

TRANSITO:

Uno de ellos es el flujo hipodérmico o “interflujo” es aquel que circula de modo somero y rápido por ciertas formaciones permeables de escasa profundidad, por lo general, ligada a alveolos fluviales (acuíferos subálveos); que proceden de una rápida infiltración, una alta velocidad de transmisión (conductividad hidráulica), y un retorno hacia el cauce superficial. Por lo que estos flujos más intervienen en el balance neto de las aguas superficiales (o de escorrentía superficial) que en las aguas subterráneas donde solo interviene como balance transitorio. De este modo, estos flujos suelen ir ligados al propio flujo en el río, dándose a veces al río el nombre de cauce intermitente, ya que lo que se observa en el río es que este tiene tramos con agua y tramos secos.

DESCARGA:

El agua subterránea mana (brota) de forma natural en distintas clases de urgencias en las laderas (manantiales) y a veces en fondos del relieve, siempre allí donde el nivel freático intercepta la superficie. Cuando no hay urgencias naturales, al agua subterránea se puede acceder a través de pozos, perforaciones que llegan hasta el acuífero y se llenan parcialmente con el agua subterránea, siempre por debajo del nivel freático, en el que provoca además una depresión local. El agua se puede extraer por medio de bombas. El agua también se desplaza a través del suelo, normalmente siguiendo una dirección paralela a la del drenaje superficial, y esto resulta en una descarga subterránea al mar que no es observada en la superficie, pero que puede tener importancia en el mantenimiento de los ecosistemas marinos.

SOBREEXPLOTACION:

Los pozos se pueden secar si el nivel freático cae por debajo de su profundidad inicial, lo que ocurre ocasionalmente en años de sequía, y por las mismas razones pueden secar los manantiales. El régimen de recarga puede alterarse por otras causas, como la repoblación forestal, que favorece la infiltración frente a la escorrentía, pero aún más favorece la evapotranspiración, o por la extinción de pavimentos impermeables, como ocurre en zonas urbanas e industriales.

El descenso de nivel freático medio se produce siempre que hay una extracción continuada de agua en el acuífero. Sin embargo este descenso no significa que el acuífero este sobreexplotado.

Normalmente lo que sucede es que el nivel freático busca una nueva cota de equilibrio en que se estabiliza. La sobrexplotación se produce cuando las extracciones totales de agua superan a la recarga.

CONTAMINACIÓN:

El agua subterránea tiende a ser dulce y potables, pues la circulación subterránea tiende a depurar el agua de partículas y microorganismos contaminantes. Sin embargo, en ocasiones estos llegan al acuífero por la actividad humana, como la construcción de fosas sépticas o la agricultura. Por otro lado la contaminación puede deberse a factores naturales si los acuíferos son demasiado ricas en sales disueltas o por la erosión natural de ciertas formaciones rocosas.

Entre las causas antropogénicas debida a los seres humanos; están la infiltración de nitratos y otros abonos químicos muy solubles usados en la agricultura. Estos suelen ser una causa grave de contaminación de los suministros en llanuras de elevada productividad agrícola y densa población.

En cuanto a los abonos químicos minerales, los nitratos son los que generan mayor preocupación. Estos se originan de diferentes fuentes: la aplicación de fertilizantes, los pozos sépticos que no están funcionando bien, las lagunas de retención de desperdicios sólidos no impermeabilizadas por debajo y la infiltración de aguas residuales o tratadas.

El envenenamiento con nitrato es peligroso en los niños. En altos niveles pueden limitar la capacidad de la sangre para transportar oxígeno, causando asfixia en bebes. En el tubo digestivo el nitrato se reduce produciendo nitritos, que son cancerígenos.

FAUNA:

La fauna de las aguas subterráneas, o stygofauna se compone fundamentalmente de crustáceos como por ejemplo, el niphargus, aunque también se compone de gusanos, insectos y otros grupos de invertebrados. Aunque no es usual, la fauna de las aguas subterráneas comprende también animales vertebrados, en Australia se han encontrado dos especies de peces ciegos. La mayoría de estas especies pasan toda su vida en aguas subterráneas, no encontrándose en ningún otro sitio.