La hidrogeología es una rama de la geología que se ocupa del estudio de la distribución, el movimiento y la calidad del agua en el subsuelo. La hidrogeología se ocupa de comprender la ocurrencia, el movimiento y el almacenamiento de las aguas subterráneas en acuíferos, que son formaciones geológicas que contienen agua. Los hidrogeólogos estudian las propiedades de rocas y sedimentos que controlan el movimiento del agua, la interacción entre las aguas subterráneas y superficiales, y el impacto de las actividades humanas en la calidad y cantidad de los recursos de aguas subterráneas. La hidrogeología es un campo interdisciplinario que se basa en la geología, la física, la química, las matemáticas y la ingeniería para abordar una amplia gama de problemas ambientales, geológicos y de ingeniería.

Agua es un recurso natural precioso. Sin agua no habría vida en la Tierra. Dos tercios de nuestro cuerpo están compuestos por agua en peso.

Suministros de agua también son esenciales para apoyar la producción de alimentos y la actividad industrial. El factor más importante que determina la densidad y distribución de la vegetación es la cantidad de precipitación (Fetter, 2001).

Agricultura pueden florecer en algunos desiertos, pero sólo con agua bombeada desde el suelo o importada de otras áreas (Fetter, 2001).

Civilizaciones han florecido con el desarrollo de suministros de agua confiables, y luego colapsaron cuando sus suministros de agua fallaron (Fetter, 2001).

Una persona requiere 3 litros (L) de agua potable por día para mantener los fluidos esenciales del cuerpo (Fetter, 2001).

Gente primitiva en tierras áridas existió con poco más de esta cantidad como su consumo diario total

En nueva york el consumo diario de agua per cápita supera los 1000 litros; gran parte de esto se utiliza con fines industriales, municipales y comerciales (Fetter, 2001).

La sobreexplotación de las aguas subterráneas por bombeos descontrolados puede causar algunos problemas (Hiscock, 2005):

  • efectos perjudiciales en perforaciones y pozos vecinos,
  • hundimiento de la tierra,
  • intrusión de agua salina,
  • y la desecación de aguas superficiales y humedales.

El uso incontrolado de productos químicos y la eliminación descuidada de desechos en la tierra causan la contaminación de las aguas subterráneas (Hiscock, 2005).

Principales fuentes de contaminación de las aguas subterráneas:

  • agroquímicos,
  • desechos industriales y municipales,
  • relaves y aguas residuales de proceso de las minas,
  • pozos de salmuera del campo petrolífero,
  • tanques de almacenamiento subterráneos con fugas,
  • tuberías con fugas,
  • lodos de depuradora,
  • y sistemas sépticos

Alcance de la Hidrogeología

La hidrogeología es el estudio científico de las propiedades, la distribución y el movimiento del agua subterránea en el subsuelo de la Tierra. Es un campo interdisciplinario que combina elementos de geología, hidrología, química, física e ingeniería. El alcance de la hidrogeología incluye lo siguiente:

  1. Estudio de ocurrencia y disponibilidad de agua subterránea: Los hidrogeólogos estudian la ocurrencia, distribución y disponibilidad de agua subterránea en el subsuelo. Utilizan diversas técnicas, como estudios geofísicos, perforación y registro de pozos para explorar el subsuelo.
  2. Flujo y transporte de agua subterránea: los hidrogeólogos estudian el flujo y el transporte de agua subterránea en el subsuelo. Utilizan modelos numéricos para predecir la dirección y la velocidad del flujo de agua subterránea y para simular el transporte de contaminantes en el agua subterránea.
  3. Caracterización de acuíferos: los hidrogeólogos caracterizan las propiedades de los acuíferos, que son formaciones geológicas que almacenan y transmiten agua subterránea. Estudian las propiedades hidráulicas de los acuíferos, como la conductividad hidráulica, la transmisividad y el coeficiente de almacenamiento.
  4. Calidad del agua subterránea: los hidrogeólogos estudian la calidad del agua subterránea, incluida su composición química y la presencia de contaminantes. Utilizan varias técnicas para muestrear y analizar el agua subterránea, como pruebas de bombeo, pruebas de slug y registro de pozos.
  5. Gestión de aguas subterráneas: Los hidrogeólogos juegan un papel clave en la gestión de los recursos de aguas subterráneas. Utilizan su conocimiento de hidrogeología para desarrollar estrategias para el uso sostenible y la protección de los recursos de agua subterránea. Esto incluye el diseño de campos de pozos, la gestión de la recarga de aguas subterráneas y el control de la contaminación de las aguas subterráneas.
  6. Interacción del agua subterránea con el agua superficial: los hidrogeólogos estudian la interacción del agua subterránea con el agua superficial, como ríos, lagos y humedales. Utilizan su conocimiento de hidrogeología para comprender el papel del agua subterránea en el mantenimiento del flujo de agua superficial y desarrollar estrategias para gestionar los recursos hídricos de manera sostenible.

Investigación hidrogeológica

La investigación hidrogeológica es el proceso de estudiar las propiedades y el comportamiento del agua en el subsuelo. Implica el uso de diversas herramientas y técnicas para recopilar datos sobre el sistema hidrogeológico, como la geología y la hidrología de un área, la cantidad y calidad de las aguas subterráneas y el potencial para el desarrollo y la gestión de los recursos hídricos.

La investigación hidrogeológica es importante en muchas aplicaciones, como la planificación y el diseño de sistemas de suministro de agua subterránea, la identificación de posibles fuentes de agua para operaciones mineras o industriales, la evaluación de los impactos ambientales relacionados con las aguas subterráneas y la evaluación de los posibles impactos del cambio climático. sobre los recursos de aguas subterráneas.

La investigación hidrogeológica puede implicar una variedad de actividades, como el mapeo geológico, la recopilación de datos hidrológicos, las pruebas de acuíferos, el análisis de la calidad del agua y el modelado por computadora del flujo y transporte de aguas subterráneas. Los resultados de las investigaciones hidrogeológicas se pueden utilizar para tomar decisiones informadas sobre el uso sostenible y la gestión de los recursos de agua subterránea.

Hay varios pasos involucrados en una investigación hidrogeológica, incluyendo:

  1. Definición del área de estudio: el primer paso en una investigación hidrogeológica es definir el área de estudio, incluida la ubicación y los límites del área de estudio.
  2. Recopilación de datos: el siguiente paso es recopilar información sobre la geología, la hidrología y la hidrogeología del área de estudio. Esto puede incluir la recopilación de datos sobre la geología del área, la hidrología superficial y subterránea y los recursos de agua subterránea.
  3. Análisis de datos: los datos recopilados luego se analizan para comprender la ocurrencia y el movimiento de las aguas subterráneas en el área de estudio. Esto puede implicar el análisis de datos geológicos e hidrológicos, así como datos sobre la calidad y cantidad de los recursos de agua subterránea.
  4. Desarrollo de un modelo conceptual: Con base en los datos recopilados y analizados, se desarrolla un modelo conceptual del sistema de aguas subterráneas en el área de estudio. Este modelo ayuda a comprender cómo se mueve el agua subterránea a través del subsuelo y cómo se ve afectada por varios factores.
  5. Probar y refinar el modelo: El modelo conceptual luego se prueba y refina a través de una mayor recopilación y análisis de datos, para mejorar la comprensión del sistema de aguas subterráneas.
  6. Reporte de hallazgos: El paso final en una investigación hidrogeológica es reportar los hallazgos del estudio, incluyendo cualquier recomendación para el manejo y uso de los recursos de agua subterránea en el área de estudio.


Hidrogeología y Asuntos Humanos

La hidrogeología está estrechamente ligada a los asuntos humanos de muchas maneras. Aquí están algunos ejemplos:

  1. Abastecimiento de agua: Una de las aplicaciones más importantes de la hidrogeología es evaluar y gestionar los recursos de agua subterránea para el abastecimiento de agua. Los hidrogeólogos investigan y caracterizan los acuíferos, estiman las tasas de recarga y el flujo de agua subterránea y desarrollan modelos para predecir cómo responderán los acuíferos a diferentes escenarios de bombeo. Los administradores de agua utilizan esta información para tomar decisiones sobre la asignación de agua, la colocación de pozos y las tasas de bombeo.
  2. Transporte de contaminantes: Los hidrogeólogos también juegan un papel clave en la evaluación y gestión de la contaminación de las aguas subterráneas. Investigan el movimiento de contaminantes en las aguas subterráneas, evalúan el potencial de los contaminantes para llegar a las fuentes de agua potable y desarrollan estrategias para remediar los sitios contaminados. Las investigaciones hidrogeológicas a menudo forman parte de las evaluaciones ambientales del sitio para sitios industriales, vertederos y otros sitios contaminados.
  3. Planificación del uso de la tierra: la hidrogeología es importante en la planificación del uso de la tierra, particularmente en áreas donde los recursos de agua subterránea son vulnerables a la contaminación o al uso excesivo. Las investigaciones hidrogeológicas pueden identificar áreas que son adecuadas para ciertos tipos de desarrollo (por ejemplo, residencial, industrial, agrícola), así como áreas que deben protegerse del desarrollo para mantener los recursos de agua subterránea.
  4. Cambio climático: la hidrogeología también es importante para comprender los impactos del cambio climático en los recursos de agua subterránea. A medida que cambian los patrones de precipitación y evapotranspiración, es probable que las tasas de recarga de las aguas subterráneas y los patrones de flujo de las aguas subterráneas se vean afectados. Las investigaciones hidrogeológicas pueden ayudar a predecir cómo responderán los acuíferos a estos cambios e identificar áreas que son particularmente vulnerables a la sequía u otros impactos.

En general, la hidrogeología es un campo importante que contribuye a nuestra comprensión de los recursos hídricos y su interacción con las actividades humanas.

Historia de la Hidrogeología

La historia de la hidrogeología se remonta a civilizaciones antiguas, como la griega y la romana, que se interesaron por el origen y movimiento de las aguas subterráneas. La primera investigación científica registrada de las aguas subterráneas fue realizada por Leonardo da Vinci en el siglo XV. Propuso que el movimiento del agua a través de la Tierra era impulsado por el calor y la gravedad del sol.

Durante los siglos XVIII y XIX se produjeron importantes avances en el campo de la hidrogeología. Los científicos comenzaron a desarrollar teorías sobre el flujo de aguas subterráneas y la relación entre las aguas superficiales y subterráneas. El desarrollo de nueva tecnología, como equipos de perforación y bombas, permitió la construcción de pozos y la medición de los niveles de agua subterránea. Esto condujo a una mejor comprensión de la cantidad y calidad de los recursos de agua subterránea.

En el siglo XX, la hidrogeología se volvió cada vez más importante para la gestión de los recursos hídricos y la protección del medio ambiente. El desarrollo de nuevas técnicas, como estudios geofísicos y modelado por computadora, permitió una exploración y gestión de aguas subterráneas más precisa y eficiente. Hoy en día, los hidrogeólogos juegan un papel crucial para garantizar la sostenibilidad de los recursos de agua subterránea y proteger el medio ambiente de la contaminación.

Ciclo hidrológico

El agua en nuestro planeta Tierra se encuentra en tres fases, como sólida, líquida y gaseosa.

El ciclo hidrológico (según Usul, 2001)

El ciclo hidrológico, también conocido como ciclo del agua, es el proceso por el cual el agua se mueve a través de los sistemas terrestres. El ciclo incluye los siguientes pasos:

  1. Evaporación: El proceso por el cual el agua cambia de líquido a gas, generalmente desde la superficie de los océanos, lagos y ríos o desde el suelo.
  2. Transpiración: El proceso por el cual el agua es absorbida y liberada a la atmósfera por las plantas.
  3. Condensación: El proceso por el cual el vapor de agua en la atmósfera se enfría y vuelve a cambiar a forma líquida, formando nubes.
  4. Precipitación: El proceso por el cual el agua cae de la atmósfera en forma de lluvia, nieve, aguanieve o granizo.
  5. Infiltración: El proceso por el cual el agua se filtra en el suelo y es absorbida por el suelo y las rocas.
  6. Escorrentía: El proceso por el cual el agua que no se infiltra en el suelo fluye sobre la superficie de la tierra, y finalmente llega a los arroyos, ríos y océanos.

El ciclo hidrológico juega un papel crucial en la regulación de la cantidad y distribución del agua en la superficie terrestre y en el suelo, lo cual es importante para sustentar la vida y sustentar varios ecosistemas.

El ciclo hidrológico (según Fetter, 2001)

Evaporación del agua de las aguas superficiales (mar, lago y río) y la superficie terrestre y transpiración de la vegetación produce las nubes.

Cuando se presenten las condiciones meteorológicas adecuadas, precipitación ocurre como lluvia, nieve, etc., y cae sobre la tierra o cuerpos de agua superficiales.

Una parte de la precipitación que cae sobre la tierra cubierta de vegetación puede ser retenida por las plantas. Esta porción se llama interceptación.

Esta porción generalmente se evapora de regreso a la atmósfera.

Una cantidad muy pequeña del agua retenida en las plantas cae al suelo desde las hojas. Esta porción se nombra como a través de la caída.

Precipitación que cae sobre la superficie terrestre entra en varias vías del ciclo hidrológico.

La parte de la precipitación que llega a la superficie del suelo moja primero el suelo y las rocas.

Cosas agua puede ser temporalmente almacenado en la superficie terrestre como hielo y nieve o agua en charcos. Esto se conoce como depresión almacenamiento.

Parte de la lluvia o de la nieve que se derrite se drena a través de la tierra hacia el canal de un arroyo, un lago o el mar. Esto se denomina flujo superficial or flujo superficial.

Si la superficie del suelo o la roca es porosa, algo de lluvia o nieve derretida se filtrará en el suelo. Este proceso se llama infiltración.

Una parte del agua infiltrada se almacena en el zona no saturada (o zona de aireación).

Los poros del suelo y de la roca en la zona vadosa contienen agua y aire.

El agua en la zona vadosa se llama agua vadosa.

En la parte superior de la zona vadosa se encuentra el cinturón de agua del suelo.

algunas partes de la aguas almacenado en depresiones, zona vadosa y fluyendo como flujo superficial se evapora.

Las plantas usan el agua del suelo y luego transpiran como vapor a la atmósfera mediante un proceso llamado transpiración.

La evaporación de la superficie terrestre, los cuerpos de agua y la transpiración de las plantas se agrupan como evapotranspiración.

El agua que ingresa al suelo o a la roca puede moverse lateralmente en la zona vadosa por encima del nivel freático hacia cotas más bajas.

Esta agua se llama interflujo or flujo subterráneo.

Parte del agua infiltrada; puede alcanzar el nivel freático por filtración, recargar el almacenamiento de agua subterránea.

Entonces el agua se mueve allí horizontalmente convirtiéndose flujo de agua subterránea (o caudal base).

Flujos de aguas superficiales, subterráneas y subterráneas eventualmente alcanzar lago de mar y arroyo y de allí se evaporan de nuevo a la atmósfera.

A cierta profundidad, los poros del suelo o de la roca se saturan de agua.

la parte superior de la zona de saturación se llama mesa de agua (o nivel freático).

El agua almacenada en la zona de saturación se conoce como agua subterránea.

Movimientos de aguas subterráneas as flujo de agua subterránea a través de las capas de roca y suelo de la tierra.

Agua subterránea se descarga como un primavera o como filtración en un estanque, lago, arroyo, río, mar u océano.

Dibujo esquemático del ciclo hidrológico (según Fetter, 2001).


La figura muestra los principales reservorios y las vías por las cuales el agua puede moverse de un reservorio a otros.

Agua magmática está contenido dentro de magmas en lo profundo de la corteza.

Si el magma alcanza la superficie de la tierra o el fondo del océano, el agua magmática se agrega al agua en el ciclo hidrológico (Fetter, 2001).

Los procesos hidrológicos rara vez operan completamente libres de la influencia de las actividades humanas; en otras palabras, las actividades humanas provocan cambios en estos procesos.

El principal actividades que resultan en modificaciones en los procesos hidrológicos se encuentran;

  • precipitaciones artificiales,
  • modificaciones en la cubierta vegetal (forestación, deforestación, cambio en el tipo de vegetación),
  • urbanización,
  • construcción de represas en los ríos,
  • irrigación,
  • drenaje,
  • extracción de aguas subterráneas y superficiales.

Distribución Global del Agua

El agua en toda la Tierra es en equilibrio.Agua salina en los océanos

representa el 97.25%.Las masas de tierra y la atmósfera por lo tanto contienen 2.75%.Casquetes de hielo y glaciares mantener 2.05%Agua subterránea a una profundidad de 4 km representa el 0.68%,Lagos de agua dulce 0.01%,La humedad del suelo 0.005%, ríos 0.0001%, y biosfera 0.00004%

¿Quién soy? 75% del agua en áreas terrestres está bloqueada hielo glacial o es salina.

La cuarta parte restante del agua en áreas terrestres, alrededor 98% is almacenada bajo tierra.

Solo una cantidad muy pequeña de agua dulce disponible para los humanos y otra biota.

Tomar el volumen constante de agua en un reservorio dado y dividirlo por la tasa de adición (o pérdida) de agua a (de) permite el cálculo de un tiempo de residencia para ese depósito.

El tiempo que pasa una molécula de agua en el océano y mar más de 4 000 años.

Lagos, ríos, glaciares y aguas subterráneas poco profundas tienen tiempos de residencia que oscilan entre días y miles de años.

Agua subterránea los tiempos de residencia varían desde aproximadamente 2 semanas hasta 10 000 años y más.

Una estimación similar para ríos proporciona un valor de aproximadamente 2 semanas.

Propiedades de la cuenca

Cuenca de drenaje

Las propiedades de la cuenca se refieren a las características físicas, geológicas e hidrológicas de una cuenca hidrográfica o fluvial que influyen en la cantidad y calidad del agua disponible en ella. Algunas propiedades importantes de la cuenca incluyen:

  1. Tamaño y forma: el tamaño y la forma de una cuenca determinan el área de donde se recolecta el agua y la cantidad de agua que se puede almacenar en ella.
  2. Topografía: La topografía de una cuenca determina la dirección del flujo del agua y afecta la tasa de escorrentía superficial.
  3. Geología: La geología de una cuenca determina el tipo de rocas y suelos que están presentes, lo que puede afectar el almacenamiento y movimiento del agua subterránea.
  4. Características del suelo: las características del suelo, como la textura, la estructura y la permeabilidad, afectan la tasa de infiltración de agua en el suelo y la cantidad de agua que se puede almacenar en el suelo.
  5. Cobertura vegetal: La cobertura vegetal afecta la tasa de infiltración y evapotranspiración, que son procesos importantes en el ciclo hidrológico.
  6. Clima: El clima juega un papel importante en el ciclo hidrológico, con tasas de temperatura, precipitación y evapotranspiración que afectan la cantidad y distribución del agua dentro de una cuenca.
  7. Uso de la tierra: Los cambios en el uso de la tierra, como la urbanización o la deforestación, pueden tener un impacto significativo en el ciclo hidrológico al alterar la escorrentía superficial, las tasas de infiltración y la evapotranspiración.
Propiedades de la cuenca (según Usul, 2001).

Referencias

  • Prof. Dr. FİKRET KAÇAROĞLU, Nota de conferencia, Universidad Muğla Sıtkı Koçman
  • Domenico, PA, Schwartz, FW, 1990. Hidrogeología física y química. John Wileyand Sons, EE. UU., 824 p.
  • Fetter, CW, 2001. Hidrogeología aplicada (Cuarta edición). Prentice Hall, Estados Unidos, 598 págs.
  • Hiscock, K., 2005, Hidrogeología. Publicación de Blackwell, 389p.
  • Younger, PL, 2007, Agua subterránea en el medio ambiente. Blackwell Publishing, 318 págs.
  • Usul, N., Ingeniería Hidrológica. METU Press, Ankara, 404 p.
  • Newson, M., 1994. Hydrology and The River Environment. Universidad de Oxford. Pres, Reino Unido, 221 p.