Este libro enfatiza la necesidad de que los científicos de aguas subterráneas tengan una comprensión sólida de la ocurrencia y el comportamiento de las aguas subterráneas en una variedad de condiciones y entornos. Se destaca el conocimiento de cómo los medios porosos almacenan, producen y transmiten el agua, y los factores que controlan las tasas y direcciones del flujo de agua subterránea. Ocho recuadros presentan una discusión más detallada de los conceptos introducidos en el texto principal. También se proporcionan dieciséis ejercicios y sus soluciones.
El agua subterránea es el agua que se encuentra por debajo del nivel freático en la zona de saturación dentro de los poros y grietas de una amplia variedad de materiales de la tierra. La presencia de agua subterránea en material poroso se describe en términos de porosidad total, porosidad efectiva, proporción de vacíos, contenido volumétrico de humedad, rendimiento específico y retención específica. El espacio poroso interconectado proporciona almacenamiento y transmisión de agua subterránea.
El movimiento del agua subterránea se describe mediante la Ley de Darcy, que establece que la descarga de agua subterránea es directamente proporcional al área saturada perpendicular a la dirección del flujo, el gradiente hidráulico y la capacidad de transmisión (conductividad hidráulica) del material terrestre. Los caudales y direcciones del agua subterránea se controlan mediante: fuerzas sobre el agua dentro de los espacios porosos y fracturas; cabezales hidráulicos; y la conductividad hidráulica de los materiales de la tierra.
Los acuíferos no confinados, encaramados y confinados son sistemas de agua subterránea que proporcionan agua subterránea para el suministro de agua. Las propiedades de los acuíferos se describen mediante la transmisividad y la almacenamiento. Además de las zonas que transmiten libremente el agua subterránea, algunos materiales inhiben el flujo y se describen como unidades de confinamiento, lechos con fugas y acuitardos.
Las condiciones de flujo de agua subterránea se pueden describir usando ecuaciones generales llamadas ecuaciones de gobierno. Se derivan estas ecuaciones diferenciales parciales y se presentan las condiciones que describen. El flujo en materiales terrestres, donde las propiedades de transmisión varían en cada punto y ubicación, se describe mediante ecuaciones que representan condiciones anisotrópicas y heterogéneas. Cuando los valores constantes de conductividad hidráulica son representativos de los materiales de la tierra, se utilizan ecuaciones homogéneas anisotrópicas o homogéneas isotrópicas.
Las ecuaciones de flujo de agua subterránea se aplican a configuraciones simples de agua subterránea utilizando condiciones de contorno prescritas. También se discute la aplicación de las ecuaciones gobernantes en modelos numéricos más complejos.
Se presentan los principios utilizados para medir la carga de agua subterránea en el campo, asignar condiciones de contorno físicas e hidráulicas y determinar las direcciones del flujo de agua subterránea en entornos hidrogeológicos uniformes y heterogéneos.
Los estudios de caso examinan el flujo de entrada: un sistema regional de agua subterránea, un acuífero confinado utilizado para el suministro de agua municipal y un sistema local asociado con la contaminación de agua subterránea de una fundición.