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Aprovechemiento de aguas subterraneas
 

Aprovechemiento de aguas subterraneas

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Trabajo de sistemas hidraulicos

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    Aprovechemiento de aguas subterraneas Aprovechemiento de aguas subterraneas Presentation Transcript

    •  V.1DIFERENTES TIPOS DE ACUIFEROS Un acuífero es aquel estrato o formación geológica permeable que permite la circulación y el almacenamiento del agua subterránea por sus poros o grietas. Dentro de estas formaciones podemos encontrarnos con materiales muy variados como gravas de río, limo, calizas muy agrietadas,areniscas porosas poco cementadas, arenas de playa, algunas formaciones volcánicas, depósitos de dunas e incluso ciertos tipos de arcilla. El nivel superior del agua subterránea se denomina tabla de agua, y en el caso de un acuífero libre, corresponde al nivel freático.
    •  Un acuífero es un terreno rocoso permeable dispuesto bajo la superficie, en donde se acumula y por donde circula el agua subterránea. Una zona de saturación, que es la situada encima de la capa impermeable, donde el agua rellena completamente los poros de las rocas. El límite superior de esta zona, que lo separa de la zona vadosa o de aireación, es el nivel freático y varía según las circunstancias: descendiendo en épocas secas, cuando el acuífero no se recarga o lo hace a un ritmo más lento que su descarga; y ascendiendo, en épocas húmedas. Una zona de aireación o vadosa, es el espacio comprendido entre el nivel freático y la superficie, donde no todos los poros están llenos de agua. Cuando la roca permeable donde se acumula el agua se localiza entre dos capas impermeables, que puede tener forma de U o no, vimos que era un acuífero cautivo o confinado. En este caso, el agua se encuentra sometida a una presión mayor que la atmosférica, y si se perfora la capa superior o exterior del terreno, fluye como un surtidor, tipo pozo artesiano
    •  Desde el punto de vista de su estructura, ya se ha visto que se pueden distinguir los acuíferos libres y los acuíferos confinados. En la figura de al lado se ilustran los dos tipos de acuíferos: río o lago (a), en este caso es la fuente de recarga de ambos acuíferos. suelo poroso no saturado (b). suelo poroso saturado (c), en el cual existe una camada de terreno impermeable (d), formado, por ejemplo por arcilla, este estrato impermeable confina el acuífero a cotas inferiores. suelo impermeable (d). acuífero no confinado (e). manantial (f); pozo que capta agua del acuífero no confinado (g). pozo que alcanza el acuífero confinado, frecuentemente el agua brota como en un surtidor o fuente, llamado pozo artesiano (h).
    •  Desde el punto de vista textural, se dividen también en dos grandes grupos: los porosos y fisurales. En los acuíferos porosos el agua subterránea se encuentra como embebida en una esponja, dentro de unos poros intercomunicados entre sí, cuya textura motiva que existe "permeabilidad" (transmisión interna de agua), frente a un simple almacenamiento. Aunque las arcillas presentan una máxima porosidad y almacenamiento, pero una nula transmisión o permeabilidad (permeabilidad <> porosidad). Como ejemplo de acuíferos porosos, tenemos las formaciones de arenas y gravas aluviales En los acuíferos fisurales, el agua se encuentra ubicada sobre fisuras o diaclasas, también intercomunicadas entre sí; pero a diferencia de los acuíferos porosos, su distribución hace que los flujos internos de agua se comporten de una manera heterogénea, por direcciones preferenciales. Como representantes principales del tipo fisural podemos citar a los acuíferos kársticos.
    •  Por último, desde un punto de vista hidrodinámico, de la movilidad del agua, podemos denominar, en sentido estricto: Acuíferos Buenos almacenes y transmisores de agua subterránea (cantidad y velocidad) (p.ej.- arenas porosas y calizas fisurales). Acuitardos Buenos almacenes pero malos transmisores de agua subterránea (cantidad pero lentos) (p.ej.- limos). Acuícludos Pueden ser buenos almacenes, pero nulos transmisores (p.ej.- las arcillas). Acuífugos Son nulos tanto como almacenes como transmisores. (p.ej.- granitos o cuarcitas no fisuradas).
    •  Acuífero subestimado o libre Es aquel acuífero que se encuentra en directo contacto con la zona subsaturada del suelo. En este acuífero la presión de agua en la zona superior es igual a la presión atmosférica, aumentando en profundidad a medida que aumenta el espesor saturado. Acuífero cautivo o confinado Son aquellas formaciones en las que el agua subterránea se encuentra encerrada entre dos capas impermeables y es sometida a una presión distinta a la atmosférica (superior). Sólo recibe el agua de lluvia por una zona en la que existen materiales permeables, recarga alóctona donde el área de recarga se encuentra alejada del punto de medición, y puede ser directa o indirecta dependiendo de si es agua de lluvia que entra en contacto directo con un afloramiento del agua subterránea, o las precipitaciones deben atravesar las diferentes capas de suelo antes de ser integrada al agua subterránea. A las zonas de recarga se les puede llamar zonas de alimentación. Debido a las capas impermeables que encierran al acuífero, nunca se evidenciarán recargas autóctonas (situación en la que el agua proviene de un área de recarga situada sobre el acuífero), caso típico de los acuíferos semiconfinados y los no confinados o libres (freáticos). Acuífero semi-confinado Un acuífero se dice semi-confinado cuando el estrato de suelo que lo cubre tiene una permeabilidad significativamente menor a la del acuífero mismo, pero no llegando a ser impermeable, es decir que a través de este estrato la descarga y recarga puede todavía ocurrir.
    •  La evaluación del agua subterránea ha sido una tarea que ha adquirido gran importancia en las últimas décadas en nuestro país, como consecuencia del incremento de la demanda por el recurso. Así, tanto las personas involucradas directamente con el sector hidráulico como aquellas relacionadas de manera indirecta, han prestado mayor interés en los conceptos hidrogeológicos que forman la base el estudio de las aguas subterráneas. La geohidrología (o hidrogeología) se encarga del estudio del agua subterránea, su origen, ocurrencia, movimiento y calidad. Una de las principales dificultades del estudio del agua subterránea es que ésta no puede verse directamente en el subsuelo y, en ocasiones, ocurre en ambientes complejos. El agua subterránea es parte de la precipitación que se filtra a través del suelo hacia los estratos porosos y en ocasiones los satura de agua. Se mueve lentamente hacia los niveles bajos, generalmente en ángulos inclinados (debido a la gravedad) y, eventualmente, llegan a los manantiales, los arroyos, lagos y océanos. Un par de factores importantes son los responsables de la existencia del agua subterránea: la gravedad, que mueve al agua hacia el centro de la Tierra, y el tipo de rocas, que de acuerdo con su porosidad, almacenarán más o menos agua.
    •  Si no consideramos los océanos, por sus altos niveles de salinidad, el agua subterránea representa aproximadamente 2/3 del agua dulce del mundo. Si tomamos en cuenta sólo el agua dulce utilizable, es decir, eliminamos las capas de hielo, los glaciares y las aguas de la atmósfera y de la biosfera, el agua subterránea representa el 95%; los lagos, pantanos, presas y ríos el 3.5%, y la humedad del suelo el 1.5 por ciento.
    •  Anualmente, México recibe del orden de 1.51 billones de metros cúbicos de agua en forma de precipitación. De esta agua, el 72.5% se evapotranspira y regresa a la atmósfera; el 25.6% escurre por los ríos o arroyos y el 1.9% restante se infiltra al subsuelo y recarga los acuíferos, de tal forma que los acuíferos del país reciben 78.5 mil millones de metros cúbicos de agua dulce renovable y se les extraen por medio de pozos, norias, galerías filtrantes y manantiales 27.5 mil millones de metro cúbicos. Así, el balance subterráneo refleja en principio una gran disponibilidad de agua en el subsuelo, sin embargo, esta situación es engañosa ya que gran parte de los principales acuíferos del país se encuentran seriamente sobreexplotados. La unidad básica para el manejo del agua es la cuenca hidrológica, en la cual se considera la forma en que escurre el agua en la superficie (cuencas hidrográficas) y en el subsuelo (acuíferos). Con esta base, se integraron las trece regiones hidrológico-administrativas en que se organiza el país para fines de administración del agua. En lo que se refiere a las aguas subterráneas, el país se divide en 653 acuíferos o unidades hidrogeológicas, conforme a lo publicado en el Diario Oficial de la Federación, el 5 de diciembre de 2001. La importancia del agua subterránea queda de manifiesto al considerar que el 70% del volumen que se suministra a la población, el 33% del que se destina a la agricultura y el 62% del que utiliza la industria tienen ese origen
    •  A partir de la década de los años setenta, ha venido aumentando sustancialmente el número de acuíferos sobreexplotados: 32 en 1975, 36 en 1981, 80 en 1985, 97 en 2001, 102 en 2003 y 104 en 2006. De ellos se extrae casi el 60% del agua subterránea para todos los usos. FUENTE: Conagua. Subdirección General de Programación. Elaborado a partir de datos de la Subdirección General Técnica.
    •  La estimulación se define como la inyección de fluidos de tratamiento (ácidos en su mayoría), a gastos y presiones por debajo de la presión de fractura, con la finalidad de remover el daño ocasionado por la invasión de los fluidos. No hay manera humana de limpiar los acuíferos tornándose en irreversible cualquier daño producido en ellos. 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: - Cuantificación parcial de las principales variables hidrológicas: Esto promueve la falta de elementos para la predicción y pronóstico ante los eventos hidrometeorológicos (inundaciones) que impactan de manera periódica a la sociedad. - Cambios en el uso del suelo (de forestal a agrícola y de agrícola a urbano): Incrementando la vulnerabilidad de erosión hídrica de los suelos y la pérdida de volúmenes de agua originalmente destinados a la recarga natural. Esto no sólo tiene como consecuencia la pérdida del recurso forestal y agrícola, sino también el transporte y la sedimentación de sólidos que provocan el azolvamiento de presas y lagunas de regulación y de la misma red de drenaje. - Demanda creciente del recurso agua. - Conocimiento parcial y falta de elementos para determinar las posibles consecuencias provocadas por el cambio climático. También existen las condiciones que favorecen la eventual recarga del acuífero como lo son las características de la precipitación pluvial local; las propiedades de permeabilidad del sustrato y la presencia de cubierta vegetal y suelos de bosque, como elementos esenciales para permitir la recarga. La combinación de estos factores señalados aunadas a otras unidades estratigráficas de baja permeabilidad, ofrecen posibilidades para considerar la eventual recarga del sistema acuífero, de esta manera es como el régimen hidrológico juega un importante papel en los procesos de recarga del acuífero y, de esa manera, se asegura parcialmente el funcionamiento del ciclo del agua a niveles locales y así producir un aumento en la eficiencia en el abastecimiento de agua para la población a través de la utilización de tecnologías socialmente aceptadas
    •  En México existen alrededor de 4 mil presas; 667 de ellas están consideradas como grandes, por su capacidad de almacenamiento. En nuestro país, la principal función de las presas es la generación de energía; en menor medida se utilizan para actividades agrícolas, sobre todo en el norte de la República. Se denomina presa a un muro grueso de piedra u otro material, como hormigón; material suelto o granular, que se construye a través de un río, arroyo o canal para almacenar el agua y elevar su nivel, con el fin de regular el caudal, para su aprovechamiento en el riego de terrenos, en el abastecimiento de poblaciones o en la producción de energía mecánica. Para alcanzar un acuífero cuya estructura permeable está diseñada con la finalidad de captar las aguas subterráneas se construyen las galerías filtrantes o galerías de captación, que es una galería subterránea. 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. Se conoce como túnel a la perforación que se hace en un terreno de forma horizontal a mano o con máquinas, en donde la longitud de éste domina las demás dimensiones. Los túneles se construyen excavando en el terreno, manualmente o con máquinas. Los sistemas habituales de excavación subterránea son medios mecánicos, voladuras y manual. Una de las principales funciones de estos es unir cuencas hidrográficas vecinas, para transportar agua (para consumo, para centrales hidroeléctricas o como cloacas), por medio de canales, o para atravesar elevaciones topográficas importantes.
    •  En México existen 653 cuerpos de agua subterránea, de los cuales 101 están sobreexplotados, de tal manera que esta reserva de agua disminuye 6 km3 por año. La explotación racional de las aguas subterráneas constituye un elemento clave en el desarrollo económico de un país, área o región. El sector de explotación económica que consume más agua en el mundo es la agricultura, que en algunos casos puede absorber hasta 80% del consumo de agua de un país. El segundo consumidor es la industria, a continuación el consumo urbano, y un fenómeno relativamente reciente es el consumo por pérdida (evaporación) de los embalses, sobre todo de aquéllos localizados en zonas áridas de elevadas temperaturas. La creciente demanda de agua ha llevado a la explotación cada vez más intensiva de acuíferos. En estos casos, se ha considerado nuevamente el recurso como permanente, renovable e inagotable. Creencia que ha estimulado su uso excesivo, llevando a una cada vez más frecuente situación de agotamiento de acuíferos, al ser superiores las tasas de extracción que las de recarga de los mismos. Este hecho tiene diversas implicaciones que van más allá del simple agotamiento del recurso, pues conlleva hundimientos de tierras, creciente contaminación de aguas y descenso de la capa freática. El volumen anual medio de agua renovable en el Planeta Tierra es más o menos la mitad de toda el agua dulce existente en todos los lagos naturales de la Tierra y aproximadamente diez veces el volumen de todos los embalses construidos por el hombre. La recarga anual del agua subterránea es una ínfima parte en comparación con el enorme volumen total de aguas subterráneas que yace almacenado en los acuíferos. Algunos sistemas acuíferos pueden considerarse como no renovables en las condiciones climáticas actuales, siendo que en ellos encontramos la más extensa y fiable fuente de agua dulce entre todas las existentes.
    •  La utilización conjunta, o coordinada de los recursos superficiales y subterráneos, podríamos definirla como una forma eficiente de satisfacer las demandas de agua del hombre, que se basa en aprovechar los recursos hídricos, superficiales y subterráneos, de forma coordinada, incrementando la disponibilidad (la disponibilidad de agua se refiere al volumen total de líquido que hay en una región), economizando su empleo en base a una racional modificación del ciclo hidrológico, en armonía y respeto a las demandas del medio natural. Los embalses superficiales, canales y conducciones, como elementos de regulación artificial, permiten regular normalmente la irregularidad estaciona. Los acuíferos, embalses subterráneos, complementan a los embalses superficiales, especialmente en sequías.
    • Habrá que profundizar en elconocimiento del ciclo hidrológico,en el ámbito geográfico relacionadocon el sistema de explotación. Hayque caracterizar las fases superficial ysubterránea, delimitar una y otra, asícomo su interrelación, las áreas derecarga, el valor de ésta, tener unbuen control de la lluvia caída yprecisar las funciones quetransforman la lluvia en escorrentía oen infiltración. Hay que caracterizarlas cuencas vertientes: pendientes,forma, desarrollo de la red fluvial, etc.El uso racional mediante usoconjunto, o utilización coordinada,obliga a revisar elementos delsistema para conocer con detalle laexplotación actual, en base a lasinfraestructuras existentes, paramejorarla, cosa que sólo puedeconseguirse perfeccionando lasreglas de explotación y haciendo usomás eficiente de las infraestructuras.