V.1 Diferentes tipos de acuíferos.
V.2 Cuantificación del aprovechamiento.
V.3 Estimulación de acuíferos.
V.4 Presas, galerías y túneles filtrados.
V.5 Nivel económico de explotación.
V.6 Aprovechamiento conjunto de recursos superficiales y subterráneos.
V.1 Diferentes tipos
de acuíferos.
Las aguas subterráneas son el agua situada por debajo de la superficie del suelo en los espacios porosos del suelo y en las fracturas de las formaciones rocosas. Una unidad de roca o un depósito no consolidado se denomina Acuífero cuando se puede producir una cantidad de agua utilizable.
La profundidad a la que los espacios de los poros del suelo o las fracturas y los vacíos en la roca a ser completamente saturados de agua se llama Capa freática. El agua subterránea es recargada de, y eventualmente fluye hacia la superficie natural, la descarga natural a menudo se filtra, y se pueden formar los oasis o los humedales. Las aguas subterráneas también son a menudo extraídas para usos agrícolas, municipales e industriales mediante la construcción y operación de pozos de extracción.
El estudio de la distribución y el movimiento de las aguas subterráneas es la hidrogeología.
Normalmente, las aguas subterráneas son consideradas como agua líquida que fluye a través de los acuíferos poco profundos, pero técnicamente también puede incluir:
- La humedad del suelo
- El permafrost (suelo congelado)
- El agua inmóvil en el lecho de roca de muy baja permeabilidad. y profunda geotérmica
- Agua de la formación del petróleo.
Los acuíferos Lo más importante de las aguas subterráneas
Un acuífero es una capa de sustrato poroso que contiene y transmite las aguas subterráneas. Cuando el agua no puede fluir directamente entre la superficie y la zona saturada del acuífero, el acuífero está confinado. Las partes más profundas de los acuíferos no confinados son generalmente más saturados ya que la gravedad hace que el agua fluya hacia abajo.
El nivel superior de esta capa saturada de un acuífero confinado se denomina tabla de agua o tabla de la superficie freática. Debajo de la capa freática, donde por lo general todos los espacios porosos están saturados con agua es la zona freática.
El sustrato con baja porosidad que permite una transmisión limitada de las aguas subterráneas es conocido como un Acuitardo.
Un Acuicludo es un sustrato con una porosidad que es tan baja que es prácticamente impermeable a las aguas subterráneas.
Problemas con las aguas subterráneas
Algunos problemas han afectado a la utilización de las aguas subterráneas en todo el mundo. Así como las aguas de los ríos se han usado en exceso y contaminado en muchas partes del mundo, también lo han hecho los acuíferos. La gran diferencia es que los acuíferos no están a la vista. El otro gran problema es que los organismos de gestión del agua potable de la ONU prácticamente no hacen nada. Este problema, aunque entiende por siglos, se ha mantenido, en parte por inercia y en parte por la rivalidad y la falta de comunicación de los gobiernos. Lo que pone en gran riesgo las aguas subterráneas.
V.2 Cuantificación del
aprovechamiento.
No todos los recursos de los acuíferos pueden catalogarse como yacimientos explotables. Las reservas calculables teóricas son muy
superiores a los volúmenes extraíbles en la práctica. La primera razón es muy
simple, la profundidad de bombeo de agua técnica y económicamente practicable es
limitada: de doscientos a doscientos cincuenta como máximo. Ello impide que se
exploten acuíferos cautivos profundos, que alcanzan los quinientos metros, los
mil o más. En estos acuíferos cautivos, el descenso de nivel producido por la
descompresión permite extraer volúmenes de agua muy pequeños, del orden de la
diez milésima parte del volumen de agua del total así, los acuíferos
libres o cautivos poco profundos, que en parte pueden convertirse en libres
mediante el descenso de sus niveles, ofrecen los recursos de agua no renovables
mas considerables. Además, para hacer descender uniformemente hasta la
profundidad limite los niveles de los mantos de agua subterránea muy extensos(del orden de varias decenas o centenares de miles de kilómetros cuadrados),
haría falta un número de perforaciones tan grande que sería incompatible con las
posibilidades de una inversión rentable, y se deberían diseminar por toda su
superficie, incluidos puntos muy lejanos de las zonas de utilización del agua.
Ello reduce aún más los volúmenes explotables
Sin embargo, la forma de evaluar las reservas de agua subterránea explotables
con una estrategia minera difiere según los ingenieros de obra, que no
plantean el problema de la misma manera que los especialistas. Unos se basan en
un método estático de estimación de los yacimientos basado en la geometría de
las reservas, la porosidad Útil (proporción del volumen rocoso que puede
liberar agua cuando queda al descubierto) e hipótesis sobre el descenso máximo
del nivel de agua.
V.3 Estimulación de
acuíferos.
En materia de agua en el
Suelo de Conservación, existen una serie de circunstancias que inciden en la
recarga del sistema acuífero y en la conservación de los recursos naturales,
entre otras:
ACIDIFICACIÓN DE LA MATRIZ:
Es una técnica de estimulación en la cual una solución ácida es inyectada
dentro de la formación con objeto de disolver algunos de los minerales
presentes, por lo tanto recupera e incrementa la permeabilidad K alrededor del
pozo.
Los principales ácidos son:
·
Ácido función.
·
HCI Disuelve minerales de carbonatos.
·
HCI-HF Disuelve minerales de silicatos tal
como arcilla y feldepastos.
En formación de areniscas el
ácido de la matriz reacciona y penetra un pie y en carbonatos penetra 10 pies.
En acidificación de la
matriz, el ácido se inyecta a una presión menos que la de fractura de la
formación.
En un fracturamiento con
ácido aunque puede usar productos similares, el objetivo es crear un canal de
alta conductividad disolviendo las paredes de la fractura en una forma no
uniforme. Esto se logra inyectando fluido a una presión mayor que de la
fractura.
El fracturamiento con ácido
es usado algunas veces para reparar el daño en formaciones de alta K, sin
embargo en yacimientos de carbonatos de baja K pueden ser candidatos para
fracturar con ácido y debe hacerse una comparación para usar apuntalante
tomando en cuenta la producción esperada después de la acidificación de la
matriz; sino esta dañado, no hay beneficio.
Por lo tanto, la
acidificación de la matriz puede aplicarse cuando el daño S no se debe a:
-
Penetración parcial.
-
Eficiencia de los disparos.
El objeto de una
acidificación de la matriz es reducir el efecto de daño no mecánico a cero.
Consideraciones de diseño
para tener éxito en una acidificación de la matriz:
-
Determinar tipo y concentración de ácido.
-
Determinar el gasto de inyección optimo.
-
Su colocación y la operación.
V.4 Presas, galerías y
túneles filtrados.
La construcción o perforación de un túnel se realiza abriendo con explosivos o taladrando y excavando corredores. Los túneles submarinos y los que atraviesan montañas se suelen empezar por los dos extremos a la vez. Cuando se construyen túneles muy largos, es necesario excavar conductos verticales a ciertos intervalos para perforar el túnel desde más de dos puntos. La mejora de la maquinaria para taladrar y perforar permite construir un túnel de cuatro a cinco veces más rápido que con las técnicas antiguasTúnel, pasaje, galería o
calzada construida debajo de la tierra o del agua. Los túneles se utilizan para
el tráfico de automóviles, trenes y suburbanos; para transportar agua, residuos,
petróleo y gas; para desviar los ríos mientras se construye una presa, y con
objetivos defensivos, tanto civiles como militares. Las galerías subterráneas
son un conjunto de pasajes horizontales dispuestos en diferentes niveles, como
en las minas. Las instalaciones para las centrales hidroeléctricas enclavadas
sobre las rocas cercanas a las presas, también entran en la categoría de
túnel.
una galería subterránea construida para alcanzar un acuífero cuya estructura permeable está diseñada con la finalidad de captar las aguas subterráneas. A diferencia de los pozos, que se construyen con la misma finalidad, la galería filtrante es aproximadamente horizontal. La galería puede terminar en una cámara de captación donde generalmente se instalan las bombas hidráulicas para extraer el agua acumulada. En otros casos la galería puede tener una finalidad mixta de captación y conducción prolongándose directamente o mediante obras auxiliares (acueductos, canalizaciones) hasta el lugar donde se va a aprovechar el agua, por ejemplo fuentes.Las galerías filtrantes modernas frecuentemente son más semejantes a un dren. Es decir, están constituidas por un tubo perforado, enterrando y rodeado de un estrato filtrante. Se utilizan también al interior del cauce de un río, paralelo a éste. El agua captada se conduce a una cámara desde la cual es bombeada.
Este sistema de captación fue empleado con asiduidad por los romanos, que dejaron abundantes muestras del mismo en la zona de Mérida (Rabo de Buey, el Borbollón) y fuera de ella.
También es uno de los sistemas de obtención del agua subterránea utilizados en las Islas Canarias. Debido al suelo volcánico y altamente poroso, el agua proveniente de la lluvia o del deshielo de las cumbres de las islas se filtra por la roca y se acumula en importantes acuíferos subterráneos. Las precipitaciones desiguales así como la orografía del terreno desaconsejan la creación de embalses en las islas de Tenerife y La Palma, por lo que desde hace varios siglos se utilizan galerías para la obtención de agua. las galerías se perforan en las cumbres en forma de túneles hasta llegar a los diques volcánicos naturales que retienen el agua compartimentada en el interior del terreno. Se calcula que en Tenerife existen algo más de mil galerías que en su conjunto suman una longitud de 1700 kilómetros. El 90% del agua consumida en estas islas proviene de galerías y pozos y sólo un 10% proviene de otros métodos de obtención como los embalses a cielo abierto o la desalación de agua marina.
V.5 Nivel económico de
explotación.
La explotación racional de las aguas subterráneas constituye un elemento clave en el desarrollo económico de un país, área o región. En las regiones de clima semiárido o árido el agua subterránea tiene un interés estratégico. La explotación intensiva o incontrolada de las aguas subterráneas puede ocasionar, en determinados casos, ciertos problemas ambientales que favorezcan los procesos de desertización. En terrenos arenosos, el descenso del nivel freático puede favorecer la erosión eólica, la formación y el avance de las dunas. En regiones de gran aridez, el regadío con aguas de elevado contenido salino puede salinizar los suelos, obligando al abandono de tierras. Frecuentemente, la contribución de la explotación de las aguas subterráneas en los procesos de desertización queda enmascarada por la intervención sinérgica de muchos otros factores, más visibles y activos. Serían necesarios estudios específicos sobre la cuestión con el fin de determinar las posibles actuaciones erróneas que contribuyen al desarrollo de los procesos de desertización
La vida de la gente y su
sustento dependen del agua. La demanda de agua potable crece continuamente de
acuerdo con el aumento de la población en el mundo. En muchas áreas del globo
escasea el agua dulce para beber, esencial para la supervivencia; para prosperar
hace falta que el abastecimiento de agua sea más seguro y más barato. Garantizar
un aporte de agua para el consumo humano, industrial y agrícola, sería imposible
si no fuera por el agua subterránea, la más extensa y fiable fuente de agua
dulce entre todas las existentes. En muchas regiones, la mayor parte del agua de
bebida es agua subterránea.
V.6 Aprovechamiento
conjunto de recursos superficiales y subterráneos.
El gran número de
variables, y la complejidad de los sistemas actuales de explotación de recursos,
y mucho más los futuros, hace que las reglas de operación no sean evidentes, y
se estén produciendo cambios substanciales de forma casi constante, aunque
generalmente en un mismo sentido, la interdependencia entre los diferentes usos
y aprovechamientos hacia nuevos sistemas cada vez más complejos, hacia un mayor
aprovechamiento, impulsados por
El agua de los manantiales va a parar, directa o indirectamente, a un curso superficial. Los caudales que los ríos llevan proceden en gran medida de la escorrentía de las aguas de lluvia y del deshielo de la nieve, pero también incluyen las aguas que han circulado por el interior de las rocas del subsuelo sin llegar a alcanzar la zona saturada de los acuíferos subterráneos.
Para estudiar la aportación de agua subterránea que puede realizar un acuífero a un río, o al contrario, la recarga que un embalse subterráneo puede recibir de un curso de agua superficial, es fundamental conocer el tipo de conexión hidráulica que hay entre ambos. Este vendrá dado principalmente por dos factores:
a) Situación próxima de las formaciones geológicas permeables en relación con el cauce del río.
b) Situación del nivel del agua del río y del nivel freático profundo en la zona del acuífero contigua al río.
Los embalses suponen una variación en el régimen natural de los caudales de un río, quedando algunos tramos fluviales totalmente secos aguas abajo del embalse. Esta disminución en los niveles de agua del río conduce a que la recarga producida en los acuíferos conectados hidráulicamente al río pueda verse sensiblemente afectada. Este efecto puede ser especialmente importante en aquellos acuíferos de países áridos cuya recarga se debe fundamentalmente a la infiltración de las aguas del río en los periodos de crecida.
La creación de embalses produce también una elevación de la superficie freática en el área más próxima que puede tener importantes consecuencias agrícolas, haciendo el terreno demasiado húmedo para algunos cultivos o incluso anegándolo; en algunos casos, es posible que se mejoren las condiciones de áreas que inicialmente eran demasiado secas.
Por último, cabe decir que la influencia de la variación de niveles de las aguas en los embalses puede alcanzar grandes distancias, produciendo cambios en los niveles de los pozos y de las fuentes situadas a varios kilómetros del embalse.
Cuando los ríos son infiltrantes, es decir cuando la zona saturada queda por debajo
de su cauce, la derivación de las aguas reguladas del río mediante canales o tuberías, suele dar lugar a una disminución de la recarga natural de los embalses subterráneos. Es decir, la construcción de canales también puede tener efectos análogos a los embalses, cuando están sobre terrenos permeables y sus aguas no se filtran por estar revestidos.
Por el contrario, cuando la superficie del agua del canal queda más baja que la superficie del nivel freático, actúan a modo de drenes y hacen descender la zona saturada, dejando en seco algunos pozos o perjudicando a determinados cultivos.
En algunos lugares donde la recarga hidrológica es escasa, debido a las fuertes pendientes o a la baja permeabilidad del terreno, se ha propuesto aumentar los recursos de los acuíferos mediante la construcción de pequeñas presas de tierra que ayuden a la infiltración.
