Curso: Hidrología Subterránea. ETS Ingenieros de Caminos Canales y Puertos. Universidad de Coruña. Curso Curso: Hidrología Subterránea

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1 Curso: Hidrología Subterránea Titulación: Ingeniería de Caminos, Canales y Puertos Acuíferos: Tipos Javier Samper Escuela de Ingenieros de Caminos, Canales y Puertos Universidad de A Coruña. España jsamper@udc.es Javier Samper. Tema: Tipos de acuíferos 1/611/50

2 Índice Definición y tipos de acuíferos Tipos de acuíferos por sus características geológicas Algunos de los más grandes acuíferos del mundo Javier Samper. Tema: Tipos de acuíferos 2/61

3 1. Introducción Acuíferos Formaciones geológicas saturadas en agua y capaces de almacenar y transmitir agua Custodio y Llamas (1983): Acuífero Estrato o formación geológica que permitiendo la circulación de agua por sus poros o grietas, hace que el hombre pueda aprovecharla en cantidades económicamente apreciables para subvenir a sus necesidades Carácter relativo del concepto de acuífero Javier Samper. Tema: Tipos de acuíferos 3/61

4 1. Introducción Formaciones geológicas según su capacidad para almacenar y transmitir agua: Acuíferos Aqua = agua Fero = lleva Acuitardos Aqua = agua Tardare = retardar Acuicludos Aqua = agua Claudere = cerrar Acuífugos Aqua = agua Fugere = huir impermeables Formaciones geológicas de baja o muy baja permeabilidad Javier Samper. Tema: Tipos de acuíferos 4/61

5 1. Introducción Tipo de formación hidrogeológica Ejemplos Rangos de permeabilidad Rangos de porosidad Acuífero Acuitardo Formaciones aluviales con gravas y arena Formaciones calizas karstificadas m/día 10% - 30% Formaciones aluviales con arenas muy finas, limos y arcillas. Formaciones margosas 0,1 0,001 m/día 20% - 40% Acuicludo Acuífugo Formaciones arcillosas Rocas ígneas y metamórficas sanas Formaciones carbonatadas sin fisuración ni karstificación m/día > 40% < 10-6 m/día < 0,1% Javier Samper. Tema: Tipos de acuíferos 5/61

6 2. Tipos de acuíferos desde el punto de vista hidráulico Libre Acuicludos o acuífugos Confinado Acuífero Acuitardo Semiconfinado Javier Samper. Tema: Tipos de acuíferos 6/61

7 2. Tipos de acuíferos desde el punto de vista hidráulico Acuíferos colgados ( bolsas de agua ) Plummer, Mc Geary y Carlson, Physical Geology. Mc Graw-Hill Javier Samper. Tema: Tipos de acuíferos 7/61

8 2. Tipos de acuíferos desde el punto de vista hidráulico 2.1 Acuíferos Libres Superficie libre de agua que está a presión atmosférica Superficie Freática Zona Vadosa Acuífero Libre Parcialmente saturado Totalmente saturado agua del suelo edáfico agua de ascenso capilar superficie freática agua del acuífero libre UK GROUNDWATER FORUM Javier Samper. Tema: Tipos de acuíferos 8/61

9 2. Tipos de acuíferos desde el punto de vista hidráulico 2.2 Acuíferos Confinados El agua está sometida a una presión de confinamiento Pozo no surgente Pozo surgente o Artesiano Acuífero Libre Nivel Piezométrico Acuífero Libre Pozo en el Acuífero libre Techo del acuífero confinado Acuífero Confinado Acuífugo o acuicludo Javier Samper. Tema: Tipos de acuíferos 9/61

10 2. Tipos de acuíferos desde el punto de vista hidráulico 2.2 Acuíferos Confinados Q Bombeos en ac. confinados El agua NO proviene del vaciado del acuífero Descompresión del agua intersticial Consolidación del acuífero Reducción de la porosidad Javier Samper. Tema: Tipos de acuíferos 10/61

11 2. Tipos de acuíferos desde el punto de vista hidráulico 2.2 Acuíferos Confinados Bombeos en ac. confinados SUBSIDENCIA IMPACTO Descompresión del agua intersticial Consolidación del acuífero Reducción de la porosidad Javier Samper. Tema: Tipos de acuíferos 11/61

12 2. Tipos de acuíferos desde el punto de vista hidráulico 2.2 Acuíferos Confinados Q Bombeos en ac. confinados Acuífero Libre Javier Samper. Tema: Tipos de acuíferos 12/61

13 2. Tipos de acuíferos desde el punto de vista hidráulico 2.3 Acuíferos Semiconfinados Formación confinante Acuitardo Pueden afectar al balance hídrico Problemas de contaminación U.K Groundwater Forum Javier Samper. Tema: Tipos de acuíferos 13/61

14 3. Tipos de acuíferos desde el punto de vista geológico Acuíferos en sedimentos no consolidados Acuíferos en formaciones rocosas Javier Samper. Tema: Tipos de acuíferos 14/61

15 3. Tipos de acuíferos desde el punto de vista geológico 3.1 Acuíferos en sedimentos no consolidados Porosidad primaria intergranular Carácter detrítico Predominancia de tamaños gruesos Formaciones de edad geológica reciente Depósitos someros Tantos tipos como sistemas sedimentarios originarios Javier Samper. Tema: Tipos de acuíferos 15/61

16 3. Tipos de acuíferos desde el punto de vista geológico 3.1 Acuíferos en sedimentos no consolidados Acuíferos en formaciones eólicas Propiedades y parámetros muy homogéneos Permeabilidades relativamente altas Javier Samper. Tema: Tipos de acuíferos 16/61

17 3. Tipos de acuíferos desde el punto de vista geológico 3.1 Acuíferos en sedimentos no consolidados Acuíferos en formaciones glaciares Foto: US GEOLOGICAL SURVEY Foto: US GEOLOGICAL SURVEY Propiedades y parámetros muy heterogéneos Permeabilidades relativamente bajas Javier Samper. Tema: Tipos de acuíferos 17/61

18 3. Tipos de acuíferos desde el punto de vista geológico 3.1 Acuíferos en sedimentos no consolidados Acuíferos en formaciones aluviales y fluviales Foto: US GEOLOGICAL SURVEY Foto: US GEOLOGICAL SURVEY Conexión con sistemas activos en la actualidad Ubicación de núcleos de población Facilidad para la excavación de pozos Javier Samper. Tema: Tipos de acuíferos 18/61

19 3. Tipos de acuíferos desde el punto de vista geológico 3.1 Acuíferos en sedimentos no consolidados Acuíferos en formaciones aluviales y fluviales Foto: US GEOLOGICAL SURVEY Javier Samper. Tema: Tipos de acuíferos 19/61

20 3. Tipos de acuíferos desde el punto de vista geológico 3.1 Acuíferos en sedimentos no consolidados Acuíferos en formaciones aluviales y fluviales Foto: US GEOLOGICAL SURVEY Javier Samper. Tema: Tipos de acuíferos 20/61

21 3. Tipos de acuíferos desde el punto de vista geológico 3.1 Acuíferos en sedimentos no consolidados Acuíferos en formaciones aluviales y fluviales Foto: US GEOLOGICAL SURVEY Foto: US GEOLOGICAL SURVEY Javier Samper. Tema: Tipos de acuíferos 21/61

22 3. Tipos de acuíferos desde el punto de vista geológico 3.1 Acuíferos en sedimentos no consolidados Acuíferos en formaciones aluviales y fluviales Gran variabilidad de facies sedimentarias Heterogeneidad Aluvial del Gudalquivir en Andújar Javier Samper. Tema: Tipos de acuíferos 22/61

23 3. Tipos de acuíferos desde el punto de vista geológico 3.1 Acuíferos en sedimentos no consolidados Acuíferos en formaciones aluviales y fluviales Terrazas fluviales escalonadas río Alineaciones de manantiales escarpes de las terrazas Javier Samper. Tema: Tipos de acuíferos 23/61

24 3. Tipos de acuíferos desde el punto de vista geológico 3.1 Acuíferos en sedimentos no consolidados Acuíferos en formaciones deltaicas Los aluviales ganan espesor Tamaño de grano más fino Menor heterogeneidad Sistema multiacuífero Acuitardo de limos marinos DAKOTA Fm. Deltaic, Central Kansas DAKOTA Fm. Fluvial, Central Kansas Fuente: US GEOLOGICAL SURVEY Javier Samper. Tema: Tipos de acuíferos 24/61

25 3. Tipos de acuíferos desde el punto de vista geológico 3.2 Acuíferos en formaciones rocosas Formaciones permeables por porosidad secundaria por fisuración Acuíferos fisurados (fracturados) por disolución Acuíferos kársticos Javier Samper. Tema: Tipos de acuíferos 25/61

26 3. Tipos de acuíferos desde el punto de vista geológico 3.2 Acuíferos en formaciones rocosas Acuíferos fisurados o fracturados Rocas duras ( hard rock aquifers ) Ígneas Metamórficas Sedimentarias muy consolidadas Gran importancia en Europa, Australia, India, África,... 30% del territorio en España (Galicia, Canarias,...) Desarrollo de regolitos superficiales Javier Samper. Tema: Tipos de acuíferos 26/61

27 3. Tipos de acuíferos desde el punto de vista geológico 3.2 Acuíferos en formaciones rocosas Acuíferos fisurados o fracturados Sistema con dos acuíferos Acuífero superficial Acuífero profundo Javier Samper. Tema: Tipos de acuíferos 27/61

28 3. Tipos de acuíferos desde el punto de vista geológico 3.2 Acuíferos en formaciones rocosas Acuíferos fisurados o fracturados Acuífero superficial (regolito) Medio poroso Javier Samper. Tema: Tipos de acuíferos 28/61

29 Acuífero profundo 3. Tipos de acuíferos desde el punto de vista geológico 3.2 Acuíferos en formaciones rocosas Acuíferos fisurados o fracturados Circulación por sistemas de fracturas Circulación por vías preferentes Zonas de fractura Fisura o f7ractura Familia de fracturas 1 Familia de fracturas 2 Javier Samper. Tema: Tipos de acuíferos 29/61

30 3. Tipos de acuíferos desde el punto de vista geológico 3.2 Acuíferos en formaciones rocosas Acuíferos kársticos Formaciones geológicas constituidas por rocas sedimentarias consolidadas cuyos poros y fisuras has sido ensanchadas por la acción disolvente del agua subterránea (Custodio y Llamas, 1983) En la fase líquida: En la fase sólida: CO 2(g) = CO 2(d) CO 2(d) + H 2 O = H 2 CO 3 CaCO 3(s) = CaCO 3(d) CaCO 3(d) = CO Ca -2 H 2 CO 3 = HCO H + HCO 3 - = CO H + Fuente de CO 2 Capacidad para disolver el CO 2 Javier Samper. Tema: Tipos de acuíferos 30/61

31 3. Tipos de acuíferos desde el punto de vista geológico 3.2 Acuíferos en formaciones rocosas Acuíferos kársticos Fuente de CO 2 Javier Samper. Tema: Tipos de acuíferos 31/61

32 3. Tipos de acuíferos desde el punto de vista geológico 3.2 Acuíferos en formaciones rocosas Acuíferos kársticos Sistemas endokársticos bien desarrollados Nivel freático discontinuo Superficie discreta Javier Samper. Tema: Tipos de acuíferos 32/61

33 3. Tipos de acuíferos desde el punto de vista geológico 3.2 Acuíferos en formaciones rocosas Acuíferos kársticos Rocas carbonatadas Porosidad primaria muy pequeña (en general) Procesos kársticos Porosidad secundaria por disolución Foto: US GEOLOGICAL SURVEY Sistemas extraordinariamente permeables Javier Samper. Tema: Tipos de acuíferos 33/61

34 3. Tipos de acuíferos desde el punto de vista geológico 3.2 Acuíferos en formaciones rocosas Acuíferos kársticos Acuíferos kársticos muy importantes por todo el planeta En España 20% del territorio ocupado por macizos carbonatados Ejemplo del acuífero de Florida Fuente: US GEOLOGICAL SURVEY Javier Samper. Tema: Tipos de acuíferos 34/61

35 Floridan Aquifer system Javier Samper. Tema: Tipos de acuíferos 35/61

36 Surface water-groundwater (SW-GW) interaction, August Entire flow of Alapaha River near Jennings, Florida going into sinkhole to Floridan Aquifer.Sinkholes are one of a variety of properties of Karst topographies and carstic underground water systems that develope world wide in water soluble (chemically soluble) rocks (in Florida: carbonate rockssegundo nivel Javier Samper. Tema: Tipos de acuíferos 36/61

37 Roca cálcarea en Minerve. / Hérault / France Javier Samper. Tema: Tipos de acuíferos 37/61

38 Hilly karst landscape near Black Head on the NW corner of the Burren in County Clare, Ireland. Danny Burke Javier Samper. Tema: Tipos de acuíferos 38/61

39 Tien Son Cave in Phong Nha-Ke Bang El Torcal (Antequera - Spain) Javier Samper. Tema: Tipos de acuíferos 39/61

40 Picture of interior cave formations at Carlsbad Caverns National Park, New Mexico Picture of Edwards aquifer Javier Samper. Tema: Tipos de acuíferos 40/61

41 3. Tipos de acuíferos desde el punto de vista geológico 3.2 Acuíferos en formaciones rocosas Acuíferos kársticos Gran rapidez de las descargas del agua de infiltración Infiltración extremadamente rápida: sumideros dolinas chimeneas Foto: US GEOLOGICAL SURVEY Javier Samper. Tema: Tipos de acuíferos 41/61

42 3. Tipos de acuíferos desde el punto de vista geológico 3.2 Acuíferos en formaciones rocosas Acuíferos kársticos Gran velocidad del flujo subterráneo: Redes de canales interconectados Tiempos de residencia pequeños Descargas rápidas del agua infiltrada Variaciones estacionales del caudal A karst spring in the Jura mountains near Ouhans in eastern France at the source of the river Loue Javier Samper. Tema: Tipos de acuíferos 42/61

43 Algunos grandísimos acuíferos Areniscas de Nubia en Africa Km3 de agua. Gran Cuenca Artesiana en Australia Km3 Acuífero Guaraní en Arg. Bra. Urug. Parag Km3 Norte del Sahara en Africa Km3 Cuenca de Taoudeni en Africa Km3 Cuenca de Murzuk en Africa Km3 Cuenca de Illurmeden en Africa Km3 Acuífero Ogallala en USA Km3 Canning Officer en Australia Km3 Acuifero Saudí en Asia Km3 Acuíferos Africanos: Sahara Septentrional, Nubia, Sahel, Chad. Javier Samper. Tema: Tipos de acuíferos 43/61

44 Algunos grandísimos acuíferos EL ACUIFERO MAS GRANDE EN EL MUNDO Areniscas de Nubia Es el mayor acuífero de agua fósil del mundo, esto es, la mayor reserva de agua subterránea no reabastecida por otras fuentes. Cubre unos de km² en la parte oriental del Desierto de Sahara, entre Libia, Egipto, Chad y Sudan y se estima que contiene unos a km³ de agua. Javier Samper. Tema: Tipos de acuíferos 44/61

45 El acuífero Guaraní Simone Rossi Javier Samper. Tema: Tipos de acuíferos 45/61

46 Acuífero Guaraní Javier Samper. Tema: Tipos de acuíferos 46/61

47 Acuífero Guaraní Javier Samper. Tema: Tipos de acuíferos 47/61

48 Acuífero Guaraní Curso: Hidrología Subterránea. ETS Ingenieros de Caminos Canales y Puertos. Universidad de Coruña. Curso Marco geográfico Es la tercera reserva mundial más grande de agua dulce (área de aproximadamente km 2 ) Se ubica en 4 paises (Brasil, Argentina, Paraguay y Uruguay) y las cuencas de 3 ríos (Paraná, Uruguay y Paraguay) El volumen de agua almacenado es muy grande ( km 3 ) Alrededor de 24 millones de personas viven sobre el territorio del acuífero Javier Samper. Tema: Tipos de acuíferos 48/61

49 Acuífero Guaraní Curso: Hidrología Subterránea. ETS Ingenieros de Caminos Canales y Puertos. Universidad de Coruña. Curso Marco geológico El agua subterránea del Sistema Guaraní se encuentra en formaciones geológicas antiguas (Triásico, Jurásico y Cretácico Inferior) Rocas de edades entre los 200 a 132 millones de años Son areniscas triásicas y jurásicas, normalmente cubiertas por potentes coladas de basaltos cretácicos Javier Samper. Tema: Tipos de acuíferos 49/61

50 Acuífero Guaraní Curso: Hidrología Subterránea. ETS Ingenieros de Caminos Canales y Puertos. Universidad de Coruña. Curso Datos Espesor medio saturado 250 m recarga 160 km 3 /a permeabilidad 3 m/d porosidad eficaz 15% Coeficiente de almacenamiento 10-4 Transmisividad media 750 m 2 /d Javier Samper. Tema: Tipos de acuíferos 50/61

51 Acuífero Ogallala Curso: Hidrología Subterránea. ETS Ingenieros de Caminos Canales y Puertos. Universidad de Coruña. Curso (ACUÍFERO DE LAS GRANDES LLANURAS) Javier Samper. Tema: Tipos de acuíferos 51/61

52 Acuífero Ogallala Curso: Hidrología Subterránea. ETS Ingenieros de Caminos Canales y Puertos. Universidad de Coruña. Curso MARCO GEOGRÁFICO Se encuentra en las Grandes Llanuras (Great Plains) de la zona central de Estados Unidos. Abarca una superficie de unos Km 2 Se extiende por 8 estados: Dakota del Sur, Nebraska, Wyoming, Colorado, Kansas, Oklahoma y Nuevo México. Javier Samper. Tema: Tipos de acuíferos 52/61

53 Acuífero Ogallala Curso: Hidrología Subterránea. ETS Ingenieros de Caminos Canales y Puertos. Universidad de Coruña. Curso MARCO GEOLÓGICO Formado por deposición fluvial de sedimentos procedentes de las Montañas Rocosas durante el Plioceno (hace unos 6 millones de años). La erosión ha eliminado los depósitos existentes entre el Ogallala y las Montañas, por lo que hoy en día ya no existe recarga procedente de ellas. Javier Samper. Tema: Tipos de acuíferos 53/61

54 Acuífero Ogallala Curso: Hidrología Subterránea. ETS Ingenieros de Caminos Canales y Puertos. Universidad de Coruña. Curso RECARGA Prácticamente, toda la recarga procede del agua de lluvia y del deshielo. Por tratarse de un clima semiárido, la recarga es mínima. La media para el total de la superficie, aproximadamente, es de 25 mm/año. Javier Samper. Tema: Tipos de acuíferos 54/61

55 Acuífero Ogallala Curso: Hidrología Subterránea. ETS Ingenieros de Caminos Canales y Puertos. Universidad de Coruña. Curso ESPESOR SATURADO El nivel freático se encuentra situado a una profundidad entre 15 y 90 m. El espesor saturado varía de unas regiones a otras, pudiendo sobrepasar los 300 m. Se puede aceptar, como valor medio, 60 m de espesor. Javier Samper. Tema: Tipos de acuíferos 55/61

56 Acuífero Ogallala Curso: Hidrología Subterránea. ETS Ingenieros de Caminos Canales y Puertos. Universidad de Coruña. Curso TRANSMISIVIDAD La transmisividad en el acuífero se encuentra en un rango entre los 150 y los 850 m 2 /día. Pudiendo tomarse como valor medio, unos 600 m 2 /día. COEFICIENTE DE ALMACENAMIENTO Los valores también oscilan, debido a la gran extensión del acuífero. Desde 2,6x10-3 hasta 5.5x10-2 Javier Samper. Tema: Tipos de acuíferos 56/61

57 Acuífero Ogallala Curso: Hidrología Subterránea. ETS Ingenieros de Caminos Canales y Puertos. Universidad de Coruña. Curso PROBLEMAS Continuo descenso del nivel freático por sobreexplotación. Contaminación de las aguas. Políticas de ahorro de agua para revertir el proceso. Campañas de movilización. Javier Samper. Tema: Tipos de acuíferos 57/61

58 Valle de San Joaquín El valle central es una gran llanura que ocupa el centro del estado de California La zona norte se conoce como Valle de Sacramento y la sur como Valle de San Joaquín Javier Samper. Tema: Tipos de acuíferos 58/61

59 Valle de San Joaquín Curso: Hidrología Subterránea. ETS Ingenieros de Caminos Canales y Puertos. Universidad de Coruña. Curso Depósitos aluviales continentales Sedimentos marinos El agua subterránea puede encontrarse en condiciones confinadas, semiconfinadas o libres La conductividad hidráulica del acuífero varía entre 1 E-6 cm/s y 1 E-7 cm/s Javier Samper. Tema: Tipos de acuíferos 59/61

60 Curso: Hidrología Subterránea. ETS Ingenieros Caminos Canales y Puertos. Universidad de Coruña. Curso Valle de San Joaquín La subsidencia de la zona está directamente relacionada con la sobreexplotación del acuífero debida a la presencia de las mayores industrias agrícolas del estado Javier Samper. Tema: Tipos de acuíferos 60/61

61 Curso: Hidrología Subterránea. ETS Ingenieros Caminos Canales y Puertos. Universidad de Coruña. Curso Valle de San Joaquín En los años setenta se detectaron asientos de casi 9 m ya que el nivel del acuífero bajó unos 130 m por las extracciones para el regadío intensivo Javier Samper. Tema: Tipos de acuíferos 61/61