Superficies piezométricas

Superficies piezométricas

Concepto de nivel piezométrico  En acuíferos libres: es la altura de la superficie libre de agua sobre el nivel del mar.  En acuíferos confinados: es la altura que alcanzaría el agua en el interior de un sondeo hasta equilibrarse con la presión atmosférica.

Estudio de la piezometría  Variaciones naturales del nivel piezométrico: cíclicas (estacionales), accidentales. Factores: precipitación, evapotranspiración, mareas.  Variaciones artificiales: intervención del hombre. Factores: recargas, bombeos.

Medidas de nivel piezométrico  Puntos de observación: pozos, piezómetros, zanjas, manantiales, salidas a ríos, etc.  Precisión: depende del tipo de acuíferos y del objetivo perseguido.  Variaciones verticales: piezómetros perfectos (ranurados totalmente en la ZS) e imperfectos (parcialmente ranurados). Nivel medio.  Simultaneidad: nivel estático y dinámico. Nivel de referencia.  Las medidas piezométricas pueden ser: instantáneas, continuas no registradas, continuas registradas.

Medidas de nivel piezométrico

Instantáneas Continuas no registradas Continuas registradas

 Instantáneas: se realizan con la “sonda de nivel” que se basa en observar la profundidad del agua por medio del cierre de un circuito eléctrico cuando un detector establece contacto con el agua. Consta de electrodo, cable eléctrico y detector. Otro tipo de sonda es por flotador.

Medidas de nivel piezométrico

Instantáneas Continuas no registradas Continuas registradas

 Medidas continuas no registradas: son realizadas por los limnímetros que se instalan en los pozos de observación. Dan buenos resultados en pocas profundidades.

Medidas de nivel piezométrico

Instantáneas Continuas no registradas Continuas registradas

 Medidas continuas registradas: se usan limnígrafos y al igual que los limnímetros miden el nivel usando flotador y contrapeso, pero estos poseen un sistema de registro gráfico.

Oscilaciones de los niveles piezométricos Causas:  Directas: variaciones de almacenamiento de agua en el acuífero. Recarga, ETR directa de la capa freática, bombeos, inyección de agua en el acuífero, etc.  Indirectas: hay cambios en la P° hidrostática del acuífero. Cambios por P° atmosférica, por mareas marinas, sobrecargas rápidas del terreno, etc.

Tipos de oscilaciones  Rápidas periódicas: Cambios de P° atmosférica, mareas marinas, Evapotranspiración directa de la freática.  Rápidas no periódicas: variaciones en la recarga, bombeos de agua, terremotos, etc.  De gran período o seculares: recargas en ciclos o períodos de años húmedos o secos. Sobreexplotación de acuíferos, obras civiles.

Superficies piezométricas Una superficie piezométrica es el lugar geométrico de los puntos que señalan la altura piezométrica (h) de cada una de las porciones de un acuífero referidas a una determinada profundidad. Se las representa mediante líneas de igual altura llamadas isopiezas o líneas equipotenciales. En planta se las denomina isopiezas mientras que en un perfil del acuífero (en profundidad) se las llama líneas equipotenciales. El flujo subterráneo es perpendicular a las isopiezas o equipotenciales y el sentido es siempre hacia las líneas de menor altura piezométrica.

Superficies piezométricas

Isopiezas (en planta)

Líneas equipotenciales (perfil)

En ambos gráficos se observa el flujo subterráneo que es perpendicular a las isopiezas o líneas equipotenciales, el cual está representado con una flecha

Superficies piezométricas

Las superficies equipotenciales son verticales excepto en las proximidades de zonas de entrada o salida de agua (recarga o descarga)

Superficies piezométricas  En acuíferos libres, la superficie piezométrica coincide, con la superficie freática, es decir, con el límite de saturación.  En acuíferos confinados la superficie piezométrica es más elevada que el techo de los mismos.  En los acuíferos permeables por fisuración y/o karstificación y en acuíferos muy heterogéneos, la superficie puede ser discontinua.  En acuíferos afectados por intrusión marina, la piezometría está afectada por la densidad del agua, que varía en función de la salinidad.

Red de flujo Isopieza

Superficie piezométrica

Líneas de flujo

h Línea equipotencial

Superficie equipotencial

Es un diagrama generado a partir del dibujo de las líneas equipotenciales o isopiezas y las líneas de flujo de agua perpendiculares a las anteriores.

Mapas piezométricos Se refieren a una fecha dada. La equidistancia depende de la precisión y densidad de las medidas, de los valores del gradiente hidráulico, de la escala del mapa y la precisión de la nivelación. Para mapas 1.10000 y 1.25000 es del orden del metro y para mapas de 1.50000 y 1.100000 es de 5 ó 10 metros

Trazado de las curvas isopiezas  Interpolación interpretativa  Interpolación triangular  Tratamiento por ordenador El fundamento del método es interpolar valores entre puntos cercanos y trazar líneas que unan puntos de igual piezometría. En cada línea isopieza debe figurar su valor. El sentido del flujo del agua, por las razones ya comentadas anteriormente, es desde líneas de mayor altura piezométrica hacia líneas de menor altura piezométrica, en la dirección de la máxima pendiente, es decir, perpendicularmente a las mismas. Así, es posible, dibujar flechas que indican el sentido del flujo.

Las curvas isopiezas permiten: • Conocer el sentido del flujo • Diferenciar áreas de recarga y descarga • Identificar divisorias hidrogeológicas • Determinar las relaciones río-acuífero

Las isopiezas son perpendiculares a un borde impermeable y las líneas de flujo son paralelas a este.

Problema 1

Solución 1

Problema 2

Solución 2

Problema 3

Solución 3

Tipos de superficies piezométricas Perfil Superficie cilíndrica plana:

Planta

Las isopiezas son paralelas y la separación entre ellas es constante

Tipos de superficies piezométricas Perfil Superficie parabólica cilíndrica:

Planta

La separación entre isopiezas disminuye aguas abajo

Tipos de superficies piezométricas Superficie Parabólica radial:

Perfil

Planta

Este es el ejemplo de una captación. Las isopiezas son curvas y las líneas de corriente tienden a converger aguas abajo, la superficie es radial convergente; si convergen aguas arriba se dice que la superficie es radial divergente.

Tipos de superficies piezométricas Perfil

Superficie hiperbólica radial divergente: La separación entre isopiezas aumenta aguas abajo

Planta

Tipos de superficies piezométricas Perfil

Planta

Superficie elíptica cilíndrica: La separación entre isopiezas disminuye hacia ambos lados partiendo de la línea divisoria.

Cambios en un acuífero libre

La separación entre las líneas isopiezas indican cambios de espesor y también de permeabilidad

Cambios en un acuífero confinado

Divisorias o vaguadas de aguas subterráneas en las superficies piezométricas de acuíferos confinados

Divisorias o vaguadas de aguas subterráneas en las superficies piezométricas de acuíferos semiconfinados

Relaciones aguas superficiales-aguas subterráneas Río efluente o ganador: es un río que recibe agua del nivel freático del acuífero, produciendo un aumento del caudal a lo largo del cauce.

Perfil

En planta

Relaciones aguas superficiales-aguas subterráneas Río influente o perdedor: sucede generalmente en regiones áridas cuando debido a escasez de precipitaciones, hay una disminución del nivel freático y entonces el río es que le suministra agua al acuífero

En planta

Mixto

Relaciones aguas superficiales-aguas subterráneas Río mixto (entre efluente e influente): es cuando un río recibe aportes de agua en una sección y pierde en otras.

Planta

Relaciones aguas superficiales-aguas subterráneas Manantial: es un punto o zona de la superficie del terreno que de un modo natural surge o fluye el agua hacia la superficie que proviene de un acuífero libre. Se generan en distintos tipos de rocas, topografías, estructuras.

Ejemplos de manantiales

Sistema hidráulico en una zona kárstica

Manantial que drena un acuífero confinado

Ejemplos de manantiales

Situación de los manantiales que drenan un acuífero tabular recargado por la lluvia

Manantial que surge de la intersección entre la superficie topográfica y la piezométrica

Ejemplos de manantiales

Manantial originado por la descarga de las aguas de las diaclasas que drena una zona fracturada

Manantial que drena una formación basáltica poco permeable a través de los aluviones de un valle fosilizado por la colada

Ejemplos de manantiales

Manantial que drena un acuífero confinado a través de una zona milonitizada

“Cuídate de no olvidarte de Jehová tu Dios, para cumplir sus mandamientos, sus decretos y sus estatutos que yo te ordeno hoy; no suceda que comas y te sacies, y edifiques buenas casas en que habites, y tus vacas y tus ovejas se aumenten, y la plata y el oro se te multipliquen, y todo lo que tuvieres se aumente; y se enorgullezca tu corazón, y te olvides de Jehová tu Dios, que te sacó de tierra de Egipto, de casa de servidumbre…y digas en tu corazón: Mi poder y la fuerza de mi mano me han traido esta riqueza. Sino acuérdate de Jehová tu Dios, porque él te da el poder para hacer las riquezas…” Deuteronomio 8.11-18