Hidrogeologia_Conceptes (2010)

Resumen Catalán
Universidad Universidad Autónoma de Barcelona (UAB)
Grado Ciencias Ambientales - 3º curso
Asignatura Hidrogeologia
Año del apunte 2010
Páginas 6
Fecha de subida 31/08/2014
Descargas 0
Subido por

Vista previa del texto

Hidrogeologia Ciència geològica que tracta de l’estudi de les aigües subterrànies (la captació del aqüífers, les reserves, els cabals, la com posició de les aigües, etc.) I de les relacions amb les aigües superficials.
Reserva: aigua emmagatzemada en els porus Recurs: aigua disponible en la porositat efectiva.
Relació riu-aqüífer a. Riu influent: el riu aporta aigua a l’aqüífer, ja que el seu nivell freàtic està per sobre del nivell de l’aqüífer. EL riu influeix en l’aqüífer.
b. Riu efluent: l’aqüífer aporta aigua al riu, ja que el seu nivell hidràulic està per sobre del nivell del riu. El riu no influeix en l’aqüífer.
c. Riu desconnectat: el riu no aporta directament aigua a l’aqüífer, però part de l’aigua del riu s’infiltra i va a parar a l’aqüífer.
Conca hidrogràfica Espai limitat entre carenes que recull i drena els aportacions de precipitació en un mateix sistema fluvial. Els límits s’estableixen amb les divisòries d’aigües. Només aigües superficials.
a) Conques internes: aigües neixen i moren a Catalunya b) Conques intercomunitàries: aigües passen per diferents comunitats autònomes.
c) Divisòria d’aigües: marca el límit d’una conca hidrològica Conca hidrogeològica:l’aigua total (subterrània i superficial) va a parar a la mateixa sortida.
Ús compsuntiu: Aquell que no retorna l’aigua al cicle hidrològic. Cal considerar-ho si es té en compte l’explotació.
Mesura de precipitació 1. Pluviòmetre: mesura continua de la precipitació. Obtenim una dada de volum en un període.
2. Pluviògraf: mirar el volum d’aigua precipitat per unitat de temps. Ens permet saber l’ intensitat de pluja.
Calcular la precipitació 1) Mitjana aritmètica: No és indicatiu.
2) Polígons de Tissen: ens determina l’àrea d’influència de les estacions meteorològiques.
Fora de l’àrea d’influència no es té en compte. Es fa les mediatrius (la perpendicular al punt mig) de cada línea que uneix les estacions.
3) Interpolació de dades: definim diferents àrees d’una precipitació. Quantes mes dades, menys errors.
Càlcul de l’evapotranspiració (ET) 1. ET real (ETR): la pèrdua d’aigua a l’atmosfera que té lloc de debò. Mètodes: Turc, Coutagne.
2. ET potencial (ETP): la pèrdua d’aigua a l’atmosfera equivalent a una regió amb una coberta vegetal completa i uniforme i amb il·limitat subministra d’aigua. Mètodes: Thornthwaite, Penman, ...
Mesura del cabal a. Directe: mesurador de freqüència (molinet), que calcula la velocitat de l’aigua b. Indirecta: equació de Chezy i equació de Manning c. Traçadors: injecció puntual i injecció continua Hidrograma Representació del cabal en funció del temps. El pendent de l’hidrograma ens indica canvis en l’aportació de l’escorrentia (aigües superficials, subterrànies o subsuperficials). Pendents més suaus l’aportació és subterrània. Pendents més grans l’aportació és superficial.
Període de retorn: període de temps promig entre dos riuades de la mateixa magnitud.
Cabal de manteniment: cabal que garanteix el bon estat ecològic de l’ecosistema i permet que es desenvolupin les funcions biològiques i ecològiques.
Domini públic hidràulic: conté les aigües superficials i les subterrànies renovables que constitueixen un recurs unitari i d’interès general.
Aigua al subsòl 1. Aigua en zona no saturada: a. aigua pel·licular: és la que les plantes poden utilitzar.
b. aigua de retenció: es la que entra en les partícules un cop drenada i que es pot utilitzar per les plantes.
c. Aigua gravífica: ens determina la capacitat de camp 2. Aigua en zona saturada (freàtica): és aigua afectada per la pressió hidrostàtica.
Aqüífer Formació geològica, o grup de formacions, que permet l'emmagatzemen d’aigua, la seva circulació o flux i extreure-la en una quantitat econòmicament rentable.
a. Aqüitards: formació geològica que transmet l’aigua molt lentament. No té molta circulació ni bona recàrrega. No és rentable.
b. Aqüicludes.
Aqüífer lliure: tota l’aigua està a pressió atmosfèrica.
Aqüífer confinat: l’aigua té una barrera impermeable i fa que estigui a pressió.
Nivell freàtic: és el nivell on es troba l’aigua, on l’aqüífer té els materials que permet l’emmagatzematge de l’aigua (aqüífer lliure).
Nivell piezomètric o nivell hidràulic: és on arriba l’aigua com a conseqüència de la pressió (aqüífer confinat).
Règim transitori: les entrades són diferents de les sortides. Tenim emmagatzematge Règim estacionari (o permanent): les entrades són iguals de les sortides. No emmagatzematge Propietats 1. Porositat: capacitat d’emmagatzemar aigua (n) a. Primària: aquella que es desenvolupa en el moment de la formació dels estrats o deposició del material que dona lloc a la roca.
b. Secundaria: aquella que s’ha format a posterior, degut a processo geològics després de la deposició dels materials. Poden ser fractures o fissures.
c. Absoluta: volum total dels porus connectats o no interconnectats.
d. Efectiva: percentatge de porus interconnectats que permeten la circulació de l’aigua.
e. No efectiva: diferencia entre l’absoluta i la efectiva. És la porositat dels porus que no estan interconnectats.
2. Permeabilitat: capacitat de deixar fluir l’aigua (K). Depèn de les propietats del medi i del seu fluid. Fem servir la porositat efectiva (permeten el pas de l’aigua).
3. Geometria: estructura geològica ens determina el volum, la circulació de l’aigua...
Fluids És una substància que es deforma continuadament amb l’acció d’una força ocasionant un flux.
L’aigua es mou per diferencia de potencial, no per gravetat. Cal mirar el nivell hidràulic per a veure com anirà el flux subterrani (de més a menys).
Paràmetres hidràulics 1. Permeabilitat (K): Capacitat del medi de deixar fluir l’aigua, o flux resultant d’una gradient unitat. Capacitat d’una roca o sediment per deixar-se travessar per un fluid qualsevol.
Aquesta roca o sediment a d’ésser porosa i ha de tenir els porus, les fissures, les fractures i altres buits intercomunicats amb el altres. (K=m/dia).
2. Transmissivitat (T): propietat d’un aqüífer d’assegurar el trànsit d’aigua a traves seu. És el producte de la permeabilitat (K) pel gruix saturat (b) d’una amplada de terreny igual a 1 d’altura igual al mantell permeable saturat sota un gradient unitat. (T=K*b= m2/dia).
3. Coeficient d’emmagatzament (S): volum d’aigua que proporciona una columna d’aqüífer de base unitari i d’alçada el gruix saturat del aqüífer al disminuir en una unitat el potencial hidràulic.
Anisotropia:  Isòtrop: igual en totes les direccions de l’espai  Anisòtrop: diferent en totes les direccions de l’espai Heterogeneïtat:  Heterogeni: diferent estructura en l’espai.
 Homogeni: igual estructura en tots els punts de l’espai.
Pou: l’utilitzem per a extreure aigua Piezòmetre: l’utilitzem per a veure les variacions del nivell d’aigua.
Un pou pot ser piezòmetre, però un piezòmetre no pot ser pou.
El flux és un vector, ja que té magnitud i direcció. Està representat per línies de flux, les quals són perpendiculars a les isopieces (o equipotencials). Es mou de major a menor gradient hidràulic. Segons els nivell.
 Flux descendent: nivell freàtic per sobre nivell piezomètric.
 Flux ascendent: nivell freàtic per sota nivell piezomètric.
 Flux local: la zona de recàrrega està a prop de la zona de descàrrega  Flux regional: la zona de recàrrega està molt amunt de la zona de descàrrega.
 Flux intermig: la zona de recàrrega està en zona alta i la zona de descàrrega al mig, o bé està la zona de recàrrega està al mig i la zona de descàrrega a baix.
Els següents factors modifiquen al vector flux:  Existència de zones de recàrrega/descàrrega  Afeccions per rius  Canvis en les propietats del medi: heterogeneïtat  Variacions en la geometria de la secció transversal Flux subsuperficial: és aquell on l’aigua s’infiltra però amb temps de trànsit molt curt.
Supòsit de Dupuit: flux permanent en aqüífer lliure 1. El gradient és igual al pendent del nivell freàtic 2. Per a gradients petits, les línies de flux són horitzontals Captacions Consideracions inicials:         Hi ha un sol pou de bombeig El cabal de bombeig (Q) és constant, L’aqüífer és homogeni i isòtrop H2O té densitat i viscositat constant L’aqüífer és horitzontal i de gruix constant (b) El nivell piezomètric (h) és horitzontal abans del bombeig (H) → No hi ha flux natural Flux radial i horitzontal (Dupuit) La llei de Darcy és vàlida per a expressar el flux a l’aqüífer  Al disminuir el nivell, l’aigua surt instantàniament de l’emmagatzement → no compressibilitat  Aqüífer d’extensió infinita  Pou complet i totalment penetrant  Radi del pou (rp) petit  No hi ha pèrdues de càrrega Equació de Thiem: Propietats      El nivell piezomètric, h, augmenta indefinidament amb el radi, r, Concepte de radi d’influència o acció, R: radi on h=Ho.
Atès que el nivell no pot ser superior a h(R)=Ho, un flux radial en règim permanent no pot existir en un aqüífer d’extensió infinita Atès que R està en la forma de lnR, el seu valor no influencia massa el càlcul del nivell h, L’equació de Thiem només és vàlida a la proximitat del pou, on sí hi ha un règim permanent.
Zona de captura: aquella zona que es veu afectada per una captació. És tota aquella zona on les línies de flux aniran cap al pou d’extracció.
Les línies de flux són perpendiculars a les línies piezomètriques.
Intrusió marina Es tracta d’un equilibri entre les aigües que arriben del riu i les aigües que entre del mar. Quan l’aigua del riu és inferior a l’aigua del mar, la intrusió marina serà més acusada.
Falca marina: quan parlem de les aigües dels aqüífers amb les aigües del mar.
Zona de transició: zona de barreja entre les aigües dolces i salades. Es barregen les propietats.
Hidroquimisme El hidroquimisme és un procés de canvi químic que es dona durant el transport de l’aigua a traves de l’aqüífer o del riu. L’aigua pateix canvis en la composició per processo químics, físics o biològics.
La temperatura de l’aigua subterrània (aqüífer) és més elevada que l’aigua superficial (riu) degut al gradient geotèrmic (3ºC/100 metres) i l’atmosfera Representacions 1. Gràfica de Stiff: l’àrea de la figura ens indica la concentració de l’aigua.
2. Gràfica de Piper-Hill: representa la composició segons la concentració d’ions (piràmide).
3. Diagrama de Schoeller-Berkolof: representacions en diagrama de les concentracions.
Pendents horitzontals (m=1) relació ions 1 a 1.
Reaccions de dissolució congruent: las que el mineral és dissociat i entra en dissolució en forma de ions simples.
Reaccions de dissolució incongruent: las que el mineral reacciona amb l’aigua, descomponentse en una fase sòlida distinta de la inicial i en especies químiques que entren en solució.
Transport de soluts a. Difusió molecular: Procés mitjançant el qual un solut en aigua es mou de les zones de major concentració a les zones de menor concentració.
b. Dispersió mecànica: Procés que es produeix perquè totes les partícules de l’aigua subterrània no es mouen uniformement dins el medi porós → es produeix una dispersió que implica una dilució del contaminat. És menys important en aigües superficials.
Les causes que la produeixen són:  Fricció de les partícules d’aigua amb les parets dels porus.
 Tortuositat de la trajectòria  Mida del porus La difusió molecular + dispersió mecànica donen lloc a la dispersió hidrodinàmica c. Transport per advecció: Moviment horitzontal de l’aigua. Depèn de la velocitat mitjana del flux. És el principal procés en aigües superficials.
Dispersivitat: paràmetre que canvia amb l’escala. A més petita l’escala, més petita la dispersivitat.
Transport reactiu: part del solut queda absorbit en el medi i passarà a solució al cap d’un temps. Cal sumar un factor de retràs.
Transport conservatiu: no hi ha reacció amb el medi.
Contaminants NAPLs: són hidrocarburs. Canvien la permeabilitat i porositat del medi.
i.
ii.
LNAPL: menor densitat que l’aigua (gasolina i gasoil). Flotaran.
DNAPL: major densitat que l’aigua (tricoroetè...). S’enfonsaran.
...