13.1: Introducción

Módulo 13

Agua subterránea

Figura 1. Los árboles muertos en las terrazas de Canary Spring en Mammoth Hot Springs, el Parque Nacional Yellowstone crecieron durante la inactividad de los manantiales ricos en minerales, y fueron asesinados cuando el carbonato de calcio transportado por el agua de manantial obstruyó los sistemas vasculares de los árboles. Los rayos crepusculares se observan en el vapor que emerge de las aguas termales.

Introducción

Estaremos explorando el agua subterránea y aclarando algunos de los conceptos erróneos que la gente tiene sobre el agua subterránea y cómo fluye. Por ejemplo, es mejor no imaginar las aguas subterráneas como lagos y arroyos subterráneos (que solo ocasionalmente existen en cuevas). En cambio, piense en el agua subterránea que se filtra lentamente de un minúsculo poro en la roca a otro. ¿Alguna vez has estado en la playa y cavaste un hoyo, solo para que se llene de agua de la base? Si es así, habías llegado al nivel freático, límite entre las zonas insaturadas y saturadas. Las rocas y el suelo justo debajo de la superficie de la tierra forman parte de la zona insaturada, y los espacios de poro en ellas están llenos de aire. Una vez que se alcanza el nivel freático, entonces las rocas y los espacios de poro del suelo se llenan de agua, en la zona saturada.

Se dice que el nivel freático imita la topografía, ya que generalmente se encuentra cerca de la superficie del suelo (a menudo decenas de pies por debajo de la superficie, aunque esto puede variar mucho con la ubicación). El nivel freático se eleva con colinas y se hunde con valles, a menudo descargándose en arroyos. El nivel freático recibe entradas adicionales a medida que la lluvia se infiltra en el suelo (esto se llama recarga). Su posición es dinámica; durante las sequías el nivel freático baja y durante los tiempos húmedos, se eleva.

Figura 2. El nivel freático es el límite entre la zona insaturada y la zona saturada.

Dos propiedades importantes del agua subterránea que influyen en su disponibilidad y movimiento son la porosidad y permeabilidad. Porosidad se refiere al espacio abierto o vacío dentro de la roca. Se expresa como un porcentaje del volumen de espacio abierto en comparación con el volumen total de roca. La porosidad variará con el tipo de roca. Muchas rocas con cristales apretados entrelazados (como rocas ígneas y metamórficas) tendrán baja porosidad ya que carecen de espacio abierto. Las rocas sedimentarias formadas a partir de sedimentos bien clasificados tienden a tener alta porosidad debido a los abundantes espacios entre los granos que las componen. Para imaginarlo, imagina una habitación llena de piso a techo con balones de baloncesto (similar a una roca compuesta completamente de granos de arena). Ahora agrega agua a la habitación. La habitación podrá contener una buena cantidad de agua, ya que los balones de baloncesto no empacan apretadamente debido a su forma. Ese sería un ejemplo de alta porosidad.

La permeabilidad se refiere a la capacidad de un material geológico para transportar fluidos. Depende de la porosidad dentro de la roca, pero también del tamaño del espacio abierto y cuán interconectados estén esos espacios abiertos. Aunque un material es poroso, si los espacios abiertos no están conectados, el agua no fluirá a través de él. Las rocas permeables hacen buenos acuíferos, unidades geológicas que pueden producir agua significativa. Las rocas sedimentarias como la arenisca y la caliza son buenos acuíferos. Las rocas que son impermeables hacen capas confinantes y evitan el flujo de agua. Ejemplos de capas confinantes serían rocas sedimentarias como esquisto (hecho de pequeños granos de arcilla y limo) o roca ígnea o metamórfica no fracturada. En un acuífero no confinado, la parte superior del acuífero es el nivel freático.

Figura 3. Flujo de agua subterránea tanto en acuíferos confinados como no confinados.

El agua subterránea fluye generalmente de áreas de mayor elevación a menor elevación en el subsuelo poco profundo. Observe las trayectorias de flujo en la figura anterior. Aproximadamente el 20% del agua utilizada en Estados Unidos es agua subterránea, y esta agua tiene el potencial de contaminarse, principalmente de aguas residuales, rellenos de tierra, industria y agricultura. El movimiento de las aguas subterráneas ayuda a propagar los contaminantes, haciendo de la contención un desafío.

Objetivos del módulo

Al finalizar este módulo podrás:

1. Explicar los conceptos de porosidad y permeabilidad y la importancia de estos para el almacenamiento y movimiento de las aguas subterráneas.
2. Definir acuíferos, acuitardos, capas confinantes y las diferencias entre acuíferos confinados y no confinados.
3. Explicar los conceptos de carga hidráulica, nivel freático, superficie potenciométrica y gradiente hidráulico, y aplicar la ecuación de Darcy para estimar el flujo de agua subterránea.
4. Describir el flujo de agua subterránea desde las áreas de recarga hasta las áreas de descarga, y la naturaleza del flujo en los sistemas kársticos.
5. Explicar cómo se utilizan los pozos para extraer agua subterránea, las implicaciones de sobrebombear un pozo y cómo se utilizan los pozos de observación para monitorear los niveles de agua subterránea
6. Describa algunas de las formas en que las aguas subterráneas pueden contaminarse y cómo se puede minimizar la contaminación.

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Resumen de Actividades

Consulte el Horario de Trabajo para conocer las fechas de disponibilidad y fechas de vencimiento.

Asegúrese de leer las instrucciones de todas las actividades de este módulo antes de comenzar para que pueda planificar su tiempo en consecuencia. Se espera que trabajes en este curso a lo largo de la semana.

Leer

Geología Física por Steven Earle

• Capítulo 14 (Aguas subterráneas)

Asignación del módulo 13: Diseñe su propio viaje de campo

20 puntos

Después de completar la lectura, puedes comenzar a trabajar en Asignación del Módulo 13 — Diseña tu propio viaje de campo

Cuestionario del Módulo 13

10 puntos

El Módulo 13 Quiz tiene 10 preguntas de opción múltiple y se basa en el contenido de las lecturas del Módulo 13 y la Asignación 13.

El cuestionario vale un total de 10 puntos (1 puntos por pregunta). Tendrás solo 10 minutos para completar el cuestionario, y puedes realizar este cuestionario solo una vez. Nota: ¡ese no es tiempo suficiente para buscar las respuestas!

Asegúrese de comprender completamente todos los conceptos presentados y estudiar para este cuestionario como si fuera a ser supervisado en un aula, o probablemente se encontrará sin tiempo.

Lleve un registro del tiempo y asegúrese de consultar los resultados completos de su cuestionario después de haberlo enviado para una calificación.

Sus Preguntas y Preocupaciones...

Por favor contáctame si tienes alguna duda o inquietud.

Preguntas generales del curso: Si tu pregunta es de carácter general tal que otros alumnos se beneficiarían de la respuesta, entonces dirígete al área de discusiones y publícala como hilo de preguntas en el área de discusión “Preguntas generales del curso”.

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