Galeana, N.L., México - 1: Falla impermeable: Areniscas permeables de la Formación Huizachal en yuxtaposición con yesos y arcillas de la Formación ...

Galeana, N.L., México - 1: Falla impermeable: Areniscas permeables de la Formación Huizachal en yuxtaposición con yesos y arcillas de la Formación Minas Viejas 2: Falla permeable: Falla con dique dentro de areniscas de baja permeabilidadde la Formación Huizachal Figura 30: Manan t ia l por depresión de la superf ic ie. Ejemplo Ojo de Agua, Ejido Las Crucitas, Linares N.L., México. Gravas fluviales sobre lutitas de la Formación Méndez Figura 31: Manan t ia l por reducción de la sección trans- versal del acuífero. Por un cambio de dureza de la roca se reduce la sección transversal del relleno de grava en un valle. Esta reducción causa una descarga parcial del escurr i- miento subterráneo Figura 32 Manantial s u b - acuático (submarino, sub la- custre). El agua subiendo de manantiales submarinos de gran caudal se puede observar en la superficie. Figura 33: Descarga de agua subterránea en el cauce de un río (efluencia, exfiltración). A menudo estos manantiales son invisibles. Pueden ser local i- zados por med ic iones de temperatura. Figura 34: Manantial intermitente. Ejemplo Cueva cárstica "Volcan de Jáurez", Cañón Santa Rosa, Linares N.L., México: Durante sequías el nivel piezométrico se encuentra 22 m debajo del nivel del arroyo seco. La zona de descarga se encuentra entonces probablemente en el valle vecino del Río Pablillo. Durante el tiempo de alta recarga el nivel freático sube y el agua subterránea sale de la cueva con un caudal de hasta > 1 m3/s. Véase también figura 129 y foto de la portada. Descargas artificiales Para la exploración del agua subterránea se utilizan en primer lugar pozos de perforación y norias, así como captaciones de manantiales de diferentes tipos. Muchas obras técnicas causan una descarga nueva o adicional de agua subterránea, como profundización de cauces de ríos, zanjas de construcción (para edificios, canalizaciones etc.), minas, túneles etc. Piezometría El nivel piezométrico y su medición El nivel freático de los acuíferos libres aflora en los pozos y norias como espejo de pozo (figura 20a). En los pozos de acuíferos confinados el espejo de pozo corresponde al nivel de presión del acuífero (figura 20b). El nivel que se mide en pozos (pozos de observación, pozos de monitoreo o piezómetros) se llama el nivel piezométrico. Pozo de observación T cero de medición ho 777777: nivel piezométrico plano de "referencia Figura 35: La medición del nivel piezométnco en un pozo de observación La figura 35 muestra los parámetros de la medición del nivel piezométrico y sus notaciones. El nivel piezométrico h se calcula como la altura del nivel sobre un plano de referencia, que es normalmente el nivel del mar, según: h [msnni] = h [nisnm] - s[m] (7) en donde h0: Altura del punto de medición (cero) sobre el plano de referencia (nivel del mar u otro plano de convención, p.ej. el cero de medición de un pozo principal).— Generalmente se mide con equipo de nivelación (exactitud necesaria ±0.5cm) s: Profundidad del nivel piezométrico debajo del cero de medición.— Se puede medir con — sonda de luz (exactitud ±0.5cm) — sonda acústica (silbato de pozo, exactitud ±0.5cm) — flotador con cordel (poca exactitud) — sonda automática con almacenamiento de datos (exactitud hasta ±0.1mm) La carta piezométricay su construcción. Cálculo del gradiente piezométrico La configuración espacial del nivel piezométrico de un acuífero se presenta por cartas piezométricas, las cuales proporcionan las siguientes informaciones valiosas sobre el agua subterránea: — las direcciones de su flujo, que son de importancia para la colocación de pozos y para el reconocimiento de caminos de contaminación, entre otros aspectos — los gradientes de su flujo (gradiente piezométrico), que se necesitan para el cálculo del caudal y de la velocidad del agua subterránea en base a la ley de DARCY (pág. 57, ecuación (14)). El nivel piezométrico es un plano más o menos corvado, que se representa en la carta por curvas de mismo nivel (isopiezas). La base de la construcción exacta de una carta piezométrica es la interpolación lineal en el triángulo hidrológico (figura 36). Las líneas rectas construidas por varios triángulos individuales tienen que ser suavizadas (figura 37). Ya que el agua siempre sigue al gradiente más pronunciado, la dirección de su flujo, marcada por flechas o líneas de flujo, es perpendicular a las isopiezas. Figura 36: Triángulo hidro- lógico. Todas las alturas en msnm. Los vértices consisten en 3 pozos nivelados, con nivel piezométrico medido. Utilizando la regla de tres, los lados del triángulo se dividen según las diferencias de altura entre h1, h2, h3 Figura 37: Parte de un plan piezométrico con isopiezas y líneas de flujo, caso curvo, construidas en base a varios triángulos hidrológicos. Las líneas de flujo tienen que ser perpendiculares a las isopiezas La carta piezométrica siempre tiene que contener la escala y (por las variaciones temporales del nivel piezométrico) la fecha de medición. La superficie freática (en el caso del acuífero libre) y el nivel de presión (en el caso del acuífero confinado) están inclinadas rumbo al flujo del agua subterránea Esta inclinación está determinada por el gradiente piezométrico i (figuras 52-54): i = —— [ sin dim. ] A / donde Ah [m] = distancia vertical y Al [m] = distancia horizontal entre dos puntos del nivel La figura 37 muestra como se saca el gradiente i de la carta piezométrica: — Medir la distancia entre 2 isopiezas a lo largo de una línea de flujo — Leer la diferencia de altura Ah entre las mismas isopiezas — Calcular el gradiente según la ecuación anterior. Ejemplo fisura 37: i = 0.05 m / 32.5 m = 0.0015 (= 1.5 %c). Se puede repetir esta operación en varios lugares de la carta para obtenir un valor medio estadístico. Configuraciones varias de la carta piezométrica. Problemas en su construcción Una carta piezométrica bien establecida refleja con sus configuraciones los cambios de las condiciones espaciales del acuífero (figuras 3 8 ^ 2 ) . P e r m e a b i l i d a d tei3 alta ( 1 ) (2) Figura 38: Un cambio de distancia entre las isopiezas puede ser causado (1) por un cambio de la permeabilidad según la ley de DARCY(el gradiente se aumenta con permeabilidad disminuyendo; véase págs. 45-48) o (2) por un cambio de espesor del acuífero. Figura 39: Flujo del agua subterránea hacia un manantial Las inhomogeneidades y la anisotropía de los acuíferos de grietas se pueden reflejar en la carta piezométrica (figura 88). En los valles de ríos a menudo se observa un intercambio de agua alternando entre el cauce del río y el acuífero: Influencia (o infiltración) y efluencia (o exfiltración). Véase figura 40 y carta figura 42. Figura 40: Influencia (de aguadel río, corte a) y efluencia (de agua subterránea, corte b) en la carta piezométrica Figura 41 El flujo del agua subterránea hacia un pozo productivo: a) carta piezométrica, b) corte longitudinal Véase pág. 6 5 . - La "parábola" de toma es el parteaguas entre el agua alcanzanda al pozo y el agua pasanda por el mismo. No es parábola auténtica, ya que sus ramas son paralelas Figura 42 (página opuesta): Detalle de una carta piezométrica (con corte), tomado de una carta hidrogeológica de Alemania del Sur (HYDROGEOLOGISCHE KARTE .,1980).- El acuífero es un canal de gravas profundo en el valle del Río lller (vease corte). Se pueden observar zonas con condiciones de flujo diferentes: (1) Gradiente piezométrico