Hidrogeología Básica

1 INTRODUCCIÓN A LA HIDROGEOLOGÍA

1.1 Las propiedades del agua

1.2 Distribución del agua en la Tierra

1.3 El Ciclo Hidrológico

1.3.1 Sistemas

1.3.2 Ciclos

1.3.3 Visión general del ciclo hidrológico

1.4 Aguas subterráneas

1.4.1 Distribución del agua en el subsuelo

1.4.2 Recarga y descarga

1.4.3 Caudal de agua subterránea

1.4.4 Acuíferos

2 ENERGÍA POTENCIAL Y CINÉTICA EN FLUIDOS SUBSUPERFICIALES

2.1 Introducción

2.2 Energía fluida

2.2.1 ¿Qué entendemos por Energía?

2.2.2 La ecuación de Bernoulli

2.2.3 Carga hidráulica y potencial hidráulico

2.2.4 Descripción física de los componentes de la cabeza

2.2.5 Distribución de la carga (es decir, la energía fluida) en un acuífero 3D

2.2.6 ¿Por qué nos importa esto?

3 MEDIOS POROSOS

3.1 Introducción

3.2 Porosidad

3.2.1 Densidad

3.2.2 Contenido de humedad

3.2.3 Materiales geológicos e implicaciones para el flujo de fluidos

3.3 Permeabilidad

3.3.1 Ley de Darcy

3.3.2 ¿Qué significa esto?

3.3.3 Permeabilidad para otros fluidos

3.3.4 Otras ecuaciones famosas análogas a la ley de Darcy

3.3.5 Los límites de la ley de Darcy

3.3.6 Medición de la permeabilidad

3.3.7 Velocidad del fluido

3.3.8 Distribuciones de permeabilidad en acuíferos

3.3.9 Distribución estadística

4 ECUACIONES DE FLUJO

4.1 Introducción

4.2 Ecuaciones: una discusión general

4.3 Ley de Darcy

4.4 Ecuaciones de flujo de agua subterránea

4.4.1 Ecuaciones diferenciales

4.4.2 ¿Qué significa esto en términos conceptuales?

4.4.3 ¿Cómo resolvemos estas ecuaciones?

5 PARÁMETROS DE ALMACENAMIENTO Y CONDICIONES DEL ACUÍFERO

5.1 Introducción

5.2 Acuíferos

5.3 Parámetros de almacenamiento

5.3.1 Acuíferos confinados: una comprensión conceptual

5.3.2 Acuíferos confinados: una comprensión matemática

5.3.3 Acuíferos no confinados

6 MÁS SOBRE ECUACIONES DE FLUJO

6.1 Introducción

6.2 Estado estacionario frente a flujo transitorio de agua subterránea

6.2.1 Flujo de estado estacionario

6.2.2 Flujo transitorio

6.3 Cálculos de caudal y aplicaciones de la ecuación de caudal

6.3.1 Flujo en estado estacionario en un acuífero confinado

6.3.2 Flujo en estado estacionario en un acuífero no confinado

6.3.3 Líneas de flujo y redes de flujo

7 HIDRÁULICA DE POZOS

7.1 Introducción

7.2 Información general sobre los pozos

7.2.1 Construcción básica de pozos

7.2.2 Desarrollo de pozos

7.3 Hidráulica de pozos

7.3.1 Flujo radial horizontal

7.4 La ecuación de Theis

8 PRUEBAS DE ACUÍFEROS

8.1 Introducción

8.2 Hidráulica de pozos: una revisión rápida

8.3 Pruebas de acuíferos y curvas ideales de reducción

8.3.1 Prueba de acuífero de pozos múltiples

8.3.2 Curvas de reducción

8.4 Análisis de pruebas de acuíferos

8.4.1 El método de coincidencia de la curva de Theis para acuíferos no permeables (es decir, completamente confinados)

8.4.2 Métodos confinados y no confinados con fugas

8.5 Simplificación de la ecuación de Theis

8.5.1 Método de reducción de tiempo

8.5.2 Método de reducción de distancia

8.6 Pruebas de acuíferos de un solo pozo

8.6.1 Limitaciones de las pruebas de un solo pozo

8.7 Pérdida de pozo y eficiencia del pozo

8.7.1 Reducción y energía fluida

8.7.2 Ensayos específicos de capacidad y velocidad de paso

8.7.3 Ejemplo de prueba de velocidad de paso con análisis

8.8 Pruebas de

8.8.1 Procedimiento de ensayo

8.8.2 Problemas potenciales con las pruebas de

8.9 Pozos múltiples, límites y pozos de imagen

8.9.1 Superposición 96

8.9.2 Uso de pozos de imagen para representar límites

9 SISTEMAS DE FLUJO DE AGUA SUBTERRÁNEA

9.1 Revisión de las secciones 1 a 8

9.2 Características de los sistemas de flujo

9.2.1 Condiciones de contorno

9.2.2 Recarga

9.2.3 Aprobación de la gestión

9.2.4 Heterogeneidad y anisotropía

9.2.5 Relación entre la topografía y los sistemas de flujo

10 MODELADO DE FLUJO

10.1 Introducción

10.2 Modelos: una definición general y detalles específicos

10.2.1 ¿Por qué utilizamos modelos de procesos?

10.3 Tipos específicos de modelos de flujo de agua subterránea

10.3.1 Modelos cualitativos

10.3.2 Modelos hidrogeológicos conceptuales

10.3.3 Modelos físicos o analógicos

10.3.4 Modelos matemáticos

10.4 El método de las diferencias finitas

10.5 Introducción a Modflow

11 QUÍMICA DE LAS AGUAS SUBTERRÁNEAS

11.1 Introducción

11.2 Primero, un poco de química de fondo

11.2.1 Conceptos y definiciones básicas de química

11.2.2 La masa atómica y el topo

11.2.3 Concentraciones de soluciones

11.3 Análisis del agua y de las especies disueltas de origen natural

11.3.1 Parámetros químicos básicos

11.4 Un poco sobre las reacciones químicas

11.5 Inferencias sobre los sistemas de flujo de agua subterránea

11.6 Representaciones gráficas de datos geoquímicos

11.6.1 Diagramas de Piper

11.6.2 Diagramas rígidos

11.6.3 Estudio de caso: Uso de diagramas geoquímicos para identificar una fuente de contaminación

11.6.4 Diagramas de Schoeller

11.7 Evaluación de los datos de calidad del agua

11.8 Referencias adicionales

12 TRANSPORTE MASIVO

12.1 Introducción

12.2 Transporte masivo en aguas subterráneas

12.2.1 Advección

12.2.2 Dispersión

12.3 Reacciones y retraso

12.4 Ecuaciones de transporte de masa

12.5 Gestión de la contaminación de las aguas subterráneas

12.5.1 Análisis de la zona de captura

13 AGUAS SUPERFICIALES

13.1 Introducción

13.2 Conceptos básicos de las aguas superficiales

13.3 Evaporación, transpiración y precipitación

13.3.1 Evaporación

13.3.2 Transpiración

13.3.3 Evapotranspiración

13.3.4 Precipitación

13.4 ¿Qué pasa cuando llueve?

13.5 Transmisiones

13.5.1 Aprobación de la gestión

13.5.2 Ecuación de Manning

13.5.3 Hidrogramas de arroyos

14 ZONA NO SATURADA

14.1 Introducción

14.2 Distribución del agua en el subsuelo poco profundo

14.2.1 Saturación

14.2.2 Fuerzas capilares

14.3 Movimiento del agua en la zona vadosa

14.3.1 Contenido de humedad

14.3.2 Tensión entre los poros y el agua

14.4 Teoría del flujo en un medio poroso no saturado

14.5 Estudio de la zona no saturada: instrumentos y técnicas

15 CONSOLIDACIÓN Y HUNDIMIENTO

15.1 Introducción

15.2 Revisión de la respuesta elástica en un acuífero confinado

15.3 Estados de tensión en la corteza terrestre

15.4 Parámetros de compresibilidad y almacenamiento

15.5 Hundimiento del terreno

16 FLUJO EN MEDIOS NO POROSOS

16.1 Introducción

16.2 Conceptualización de medios fracturados

16.3 Propiedades de fractura

16.3.1 Orientación

16.3.2 Apertura

16.3.3 Longitud, anchura y profundidad

16.3.4 Espaciado y densidad

16.3.5 Conectividad

16.4 Formación de fracturas

16.5 Propiedades hidráulicas de las fracturas

16.5.1 Porosidad

16.5.2 Permeabilidad

16.6 Modelado del flujo de fluidos en fracturas

16.6.1 Modelo de placa paralela

16.6.2 Modelo de fractura discreta

16.6.3 Modelos estocásticos

16.6.4 Modelos de doble porosidad

16.6.5 Medios porosos equivalentes

16.6.6 Medios porosos equivalentes con dominios de fractura

16.7 Influencia de las fracturas en el flujo de fluido y el transporte de masa

17 AGUAS SUBTERRÁNEAS EN DIVERSOS ENTORNOS GEOLÓGICOS

17.1 Introducción

17.2 Clasificación básica de los ambientes hidrogeológicos

17.3 Aluvión

17.3.1 Abanicos aluviales

17.3.2 Deltas

17.3.3 Depósitos de llanuras aluviales/valles fluviales

17.4 Depósitos glaciares

17.5 Rocas sedimentarias clásticas: arenisca/esquisto

17.6 Rocas sedimentarias químicas: carbonatos y evaporitas

17.7 Rocas «duras»

18 RESUMEN

18.1 PARTE 1: Fundamentos

18.2 Parte 2: Temas relacionados

19 EJERCICIOS

20 REFERENCIAS

21 CAJAS

Recuadro 1 – Derivación de la ecuación de flujo radial

22 SOLUCIONES DE EJERCICIO

23 PREGUNTAS DE PENSAMIENTO RESPONDIDAS

24 NOTACIONES

25 SOBRE EL AUTOR