Geología de España

Introducción

En el mapa geológico de España se pueden diferenciar las siguientes grandes unidades geológicas:

• Macizo Ibérico
• Cordillera Pirenaica
• Cordillera Bética
• Cordillera Ibérica
• Cuencas terciarias

N: número máximo de horas de sol.

d: número de días del mes.

e: evapotranspiración potencial media.

t: temperatura media diaria del mes en °C.

I: índice de calor anual.

a: (675×10^-9 x I³) – (771×10^-2 x I²) + (1972×10^-9 x I) + 0,49239

• Turc (EVT Real):

P: precipitación en mm/año.

L: 300 + 25t + 0,025t².

t: temperatura altura media anual en °C.

• Infiltración (I): el agua que se infiltra. Recursos.

I = P – E – EVT

Reserva de los acuíferos (±ΔR): puede variar o no, depende si se explotan los recursos.

Origen de las aguas subterráneas:

• Procede de la precipitación del agua de lluvia, que en una cierta proporción se infiltra.
• La explotación de las aguas subterráneas se realiza por: pozos, galerías y sondeos.

Acuíferos

El agua que se infiltra (I = P – E – EVT) pasa a formar parte de los acuíferos. El agua que existe en el terreno está de varias formas:

• Constitución: sólo se pierde por desecación.
• Inhibición: se pierde por evaporación.
• Gravedad: ocupa los poros y fisuras y puede circular.

La zona salvada por el agua constituye un acuífero, cuyo techo, que está a presión atmosférica, se conoce como nivel freático.

Movimiento de agua en el acuífero:

• En el suelo (capacidad de campo).
• En la zona no saturada (gravedad. Vertical descendente).
• En la franja capilar (absorción).
• En la zona saturada (isopiezas).

Acuífero libre/Acuífero confinado

Acuíferos como formaciones geológicas

• Acuíferos (Gravas, arenas, calizas).
• Acuitardos (Arenas limosas y arenas arcillosas).
• Acuicludos (Arcillas).
• Acuifugos (Granito y gneis).

Tipos de acuíferos:

• Textura:
  • Acuíferos porosos (materiales detríticos).
  • Acuíferos kársticos y fisurados (calizas y yesos).
  • Acuíferos kársticos y porosos (calcarenita).
• Hidráulica y estructura:
  • Acuíferos libres.
  • Acuíferos semiconfinados.
  • Acuíferos confinados o cautivos.

Detrítico Detrítico de matriz limosa Detrítico de matriz arcillosa Detrítico de grano poroso

Acuífero confinado

Acuífero semiconfinado

Funcionamiento hidrodinámico de los diferentes tipos de acuíferos:

Parámetros hidrogeológicos

• Porosidad (n): es el conjunto de huecos del terreno, en %, en relación con su volumen total (adimensional).
  • Porosidad eficaz (n_e):
  • Retención específica (R_e):

Agua de constitución + Agua de inhibición

• Porosidad total (n_t):

n_t = n_e + R_e

La porosidad depende del terreno:

• Permeabilidad (k)(m/día): es la capacidad del terreno de dejar pasar agua a su través.

Ley de Darcy (1856). Circulación de un fluido en un medio poroso.

Q = V A V = K i Q = K i A

Coeficiente de permeabilidad: es el caudal (Q) que se filtra a través de una sección unidad del terreno, con un gradiente unidad (i = 1), entrando el agua a una temperatura fija.

• Transmisividad (T) (m²/día): es el caudal (Q) que se filtra a través de una sección vertical del terreno de ancho la unidad y altura la del acuífero, cuyo gradiente es la unidad, a una temperatura fija del agua.

T = K b

• Coeficiente de almacenamiento (S):
  • En acuíferos libres: el volumen del agua extraíble de una unidad de acuífero saturado. Porosidad eficaz.
  • En acuíferos confinados: el volumen del agua extraíble de una columna vertical de terreno que tiene por base la unidad y altura la media del acuífero (b), para rebajar el nivel en una unidad.

Ley de Darcy (1856)

Rige el movimiento del agua en un acuífero y establece que el flujo a través de un medio poroso es proporcional a la pérdida de carga, a la sección considerada y la conductividad hidráulica (Permeabilidad K).

Q = V A V = K i Q = K i A

L³/T = [K] = [K] (m/día, cm/seg)

Permeabilidad y transmisividad

T = K b [T] = [T] = [T] (m²/día, m²/seg)

Medida de la permeabilidad

• Tablas a partir de datos conocidos

Valores de permeabilidad (según Alberto Benítez).

• Ensayos de laboratorios
  • Permeámetro de carga fija (arenas).
  • Permeámetro de carga variable (arcillas).
• Ensayos in situ
  • En excavaciones (suelos).
    • Método de Haefeli.

El ensayo se basa en llenar una excavación con agua hasta una altura cualquiera:

• manteniendo el nivel constante y midiendo el caudal de agua necesario para ello.

K = permeabilidad en cm/seg.

Q= caudal añadido en cm³/seg.

b = lado de la base inferior en cm.

h = altura de agua sobre la base en cm.

α = coeficiente de capilaridad de valor 3.

• manteniendo la velocidad de descenso del nivel del agua.

K = permeabilidad en cm/seg.

h_m = altura media del agua en el periodo medido en cm.

V = velocidad de descenso en cm/seg.

• Ensayo de Matsuo.

Este ensayo se realiza en el interior de excavaciones en suelos secos semisaturados. La permeabilidad (K) se determina a partir del caudal infiltrado en una excavación con forma de canaleta. La longitud de la canaleta debe ser mucho mayor que su anchura.

Nivel impermeable muy bajo:

Nivel impermeable somero:

B = ancho de la canaleta.

Q = caudal necesario para mantener el nivel constante en la canaleta por unidad de longitud.

H = espesor de la lámina de agua.

• En sondeos.
  • En suelos. Ensayo de Lefranc.
    • Carga fija (arenas)

K = coeficiente de permeabilidad (cm/seg).

NF = nivel freático.

P = profundidad de la perforación (cm).

E = profundidad de la entubación (cm).

e = entubación por encima del terreno (cm).

d_e = diámetro entubación (cm).

d = diámetro de perforación (cm).

h = tramo ensayado (cm).

H = carga piezométrica (cm).

Q = caudal admitido (cm³/seg).

Coeficiente de Permeabilidad:

• Carga variable (arcillas)

K = coeficiente de permeabilidad (cm/seg).

NF = nivel freático.

P = profundidad de la perforación (cm).

E = profundidad de la entubación (cm).

e = entubación por encima del terreno (cm).

r = radio de la entubación (cm).

R = radio de la perforación (cm).

l = longitud del tramo ensayado (cm).

H₁ = altura de la columna de agua en el t_1.

H₂ = altura de la columna de agua en el t_2.

Coeficiente de Permeabilidad:

• En el fondo del sondeo.

Ensayo para macizos rocosos sin acuíferos, o zonas situadas sobre el nivel freático. Ensayo a caudal constante.

K = coeficiente de permeabilidad (cm/seg).

Q = caudal añadido en l/seg.

R = radio de la tubería en cm.

H = presión en el fondo del sondeo en cm.

• En rocas. Ensayo de Lugeon.

Consiste en ensayar un tramo de 5m, inyectando agua con presión de hasta 10kg/cm², durante 10 minutos.

Q = caudal inyectado en l/minuto medido en 10min.

C = tramo ensayado (5 metros).

P = presión 10 kg (cm²).

H_TOTAL = H_BOMBA + H₁ – H₂ – H_{pérdidas de la tubería} P_L =

Permeabilidad Lugeon:

Permeabilidad equivalente a Darsy: 1UL K = 1,5 A 2,1 10^-5 cm/seg.

• En pozos.
  • Ensayo de bombeo en acuífero libre.

Permeabilidad:

• Fórmula de Thiem. Acuífero libre.