Geología, tecnología y sociedad 2         •El ciclo del agua         •El agua subterránea
Ciclo del agua = ciclo hidrológico                                                          Función:                      ...
Evaporación                              10 %                                                            90 %Evaporación: ...
La transpiración de las plantas, eleva la humedad del aire circundante y aumenta las precipitaciones, por lo que las zonas...
Condensación                                     El vapor de agua permanece                                     disuelto e...
Los núcleos de condensación son partículas                                       sólidas que flotan en la atmósfera.      ...
En muchas ocasiones el núcleo de                    Núcleos de condensación                                              c...
Hielo y nievePrecipitación      Las gotas pueden precipitar                   cuando alcanzan entre 0,5 y 1 mm       Lluvi...
Nube cálida:           Nube mixta:Temperaturas mayores   Temperaturaso iguales a 0º C       inferiores 0º C
Contaminación y precipitación  Atmósfera no contaminada                  Atmósfera contaminada                            ...
El agua en el planeta                                        Glaciares                        Agua dulce      Lagos       ...
Distribución del agua en la hidrosfera
Agua dulce La mayoría del agua dulce no es encuentra a nuestro alcance de forma inmediata  Reserva de agua dulce        Po...
Aguas subterráneasInfiltración:El agua procedente de precipitaciones yalmacenes superficiales (deshielo, ríos ylagos) desc...
Duración e intensidad de                          Mecanismo:  las precipitaciones                               El agua pa...
Cobertura vegetal                                Naturaleza del material                                               Cad...
Porosidad:Porcentaje del volumen que ocupan los poros en un volumen unitario de roca.Ejemplo:Roca con una porosidad del 30...
Granoselección         1. Cuanto más homogéneo sea el sedimento en cuanto a            diámetro de partículas, mayor será ...
Diaclasado y disolución                Las rocas como la caliza y las rocas endógenas (ígneas y                metamórfica...
Litificación               Formación de rocas sedimentarias, compactación y               cementación de las partículas de...
Agua higroscópica:Localización del agua subterránea                           Íntimamente unida a las                     ...
¿Cómo se mueve el agua a través de las rocas?Las rocas y/o formaciones geológicas presentan diferente capacidad para reten...
Acuicludo:Rocas o formación geológicaque contienen agua pero nopermite que el agua circule através de ella.Ejemplo: limos ...
Acuífero:Rocas y formacióngeológica en la que sealmacena gran cantidadde agua y permite sucirculación a través de ellacon ...
Estructura de un acuífero                         Subzona de evapotranspiraciónZona de aireación                         S...
Subzona de evapotranspiración: extensión comprendida entre lasuperficie y el límite de las raíces de las plantas.Subzona i...
Nivel freático                    Profundidad en la que se                    localiza        el        agua              ...
Nivel freático y los ríos                                                   Río influente:                                ...
Nivel freático y fuentes o manantiales       Fuente o manantial:       Agua que brota de manera natural del       suelo o ...
Tipos de acuíferos1.   Acuífero libre2.   Acuífero semiconfinado3.   Acuífero confinado4.   Acuífero colgado
Acuífero libre:                                                         Acuífero confinado o cautivo:   La zona de saturac...
Pozos artesianosExcavación que se realiza para obtener agua.Los primeros pozos que se realizaron fue en la regiónde Artois...
1.   Acuífero confinado o semiconfinado2.   Capas impermeables o acuicludos3.   Zona de carga del acuífero4.   Pozo artesi...
Acuíferos y rocasRocas detríticas:se forman a partir de procesos de litificación de sedimentosque provienen de otras rocas...
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  1. 1. Geología, tecnología y sociedad 2 •El ciclo del agua •El agua subterránea
  2. 2. Ciclo del agua = ciclo hidrológico Función: Redistribución de los niveles de agua a nivel terrestre.Motores del ciclo hidrológico:1. La energía solar: evaporación2. Gravedad: precipitaciones y retorno del agua al mar.
  3. 3. Evaporación 10 % 90 %Evaporación: paso de moléculas de agua líquida a gaseosa.Evapotranspiración: la pérdida de humedad de una superficie por evaporacióndirecta junto con la pérdida de agua por transpiración de la vegetación.Sublimación: paso del estado de hielo y nieve a gaseoso.
  4. 4. La transpiración de las plantas, eleva la humedad del aire circundante y aumenta las precipitaciones, por lo que las zonas boscosas tienen un mayor índice de pluviosidad que los terrenos a los que se les ha despojado de su bosque natural debido a las talas masivas a los que se les ha sometido. El volumen de agua transpirada por las plantas es variable y depende de varios factores. Así por ejemplo, los cultivos tradicionales, como el maíz, pueden transpirar diariamente entre 5 y 10 litros por metro cuadrado de terreno ocupado; y especies de humedales como la espadaña tienen una transpiración diaria, en verano, muy elevada, entre 15 y 20 litros por metro cuadrado y especies arbóreas como el roble, pueden transpirar 150.000 litros por año.Es un eficiente sistema de refrigeración de laplanta. Teniendo en cuenta que se absorben540 calorías en la evaporación de un gramo deagua, la transpiración produce un descenso de1 a 3 grados en la superficie de las hojas pordebajo de la temperatura del aire, lo quepuede ser muy necesario en días calurosos deirradiación intensa.
  5. 5. Condensación El vapor de agua permanece disuelto en el aire en la cantidad correspondiente a la temperatura de la atmósfera. Cuanto mayor es la temperatura de la atmósfera mayor es la cantidad de agua que puede disolverse en ella.La saturación de la atmósfera En la atmósfera se producen corrientesproduce las nubes. convectivas que elevan el vapor de agua. A medida que asciende dicho vapor de agua, va perdiendo temperatura y se condensa formando gotitas. Estas gotitas permanecen suspendidas en la atmósfera gracias a las corrientes ascendentes de la atmósfera y a que la gravedad no puede hacerlas descender.
  6. 6. Los núcleos de condensación son partículas sólidas que flotan en la atmósfera. Pueden ser: Las gotas de agua se 1. Granos de polen condensan a partir de 2. Partículas de polvo (arcillas) núcleos de condensación 3. Partículas procedentes de volcanes (cenizas) 4. Partículas procedentes de la actividad industrial o de los vehículos. 5. Cristales de sal procedentes de las salpicaduras marinas. 6. etcLas nubes pues están formadas por minúsculasgotitas de agua o por cristales de hielo, omezclas de ambos. Las nubes no están formadas por vapor de agua. El vapor de agua es incoloro y por lo tanto invisible. Permanece disuelto en la atmósfera.
  7. 7. En muchas ocasiones el núcleo de Núcleos de condensación condensación se disuelve después de la formación de la gotaCrecimiento de una gotade agua: el vapor de agua se une al núcleo decondensación, enfriándose ycondensándose.La gota va creciendo rápidamente poradhesión de más moléculas de vaporde agua o de coalescencia de otrasgotitas de agua.Al alcanzar las 30 micras aprox. Elnúcleo de condensación se disuelve yse frena su crecimiento.
  8. 8. Hielo y nievePrecipitación Las gotas pueden precipitar cuando alcanzan entre 0,5 y 1 mm Lluvia Proceso de coalescencia: se produce en nubes con temperaturas iguales o mayores a 0º C. 1. Aumento del tamaño de la gota entre 10 y 100 veces el que tiene en la nube 2. Coalescencia: choque y unión de las gotas en el seno de la nube aumentando sus tamaños. Se unen un millón de gotitas de nube de 20 micras de diámetro, dará como Proceso de Bergeron: se produce en nubes resultado una gota de mixtas en las que aparecen temperaturas menores lluvia de tamaño medio a 0º C. de 2000 micras, es decir Las gotas de agua en las nubes se congelan a -20º 2 mm. C (punto congelación del agua 0º C). 3. Las gotas precipitan Cuando la nube se encuentra entre los entre 0 y - cuando tienen un 10º C están formadas por agua tamaño en el que la sobreenfriada, entre -10º a -20º C por agua y gravedad puede hacer cristales de hielo, y menores a -20º C por cristales caer las gotas de hielo, como los cirrus. sacándolas de las Los cristales de hielo actúan como núcleos de corrientes de congelación a los que se unen y congelan las convección que existen gotas de agua sobreenfriadas. en la nube. Este proceso de coalescencia forma los copos de nieve (10 a 30 cristales de nieve)
  9. 9. Nube cálida: Nube mixta:Temperaturas mayores Temperaturaso iguales a 0º C inferiores 0º C
  10. 10. Contaminación y precipitación Atmósfera no contaminada Atmósfera contaminada Gran concentración de núcleos de condensación. Llega poca radiación solar al suelo. Se produce poca evaporación. Se forman gotitas muy pequeñas ( inferiores a 0,5) por exceso de núcleos de condensación. Pequeña concentración de núcleos de No llueve el punto de origen. condensación. Se favorece el desarrollo vertical de la Llega mucha radiación solar al suelo. nube por falta de precipitación. Se produce una gran evaporación. Se forman nubes en las que crece el tamaño de las gotitas. Se favorece la precipitación.
  11. 11. El agua en el planeta Glaciares Agua dulce Lagos Ríos Agua superficial Escorrentía Torrentes superficial Aguas de arroyada Agua salada Mares y océanosAgua subterránea Acuíferos
  12. 12. Distribución del agua en la hidrosfera
  13. 13. Agua dulce La mayoría del agua dulce no es encuentra a nuestro alcance de forma inmediata Reserva de agua dulce Porcentaje de Porcentaje de la agua dulce hidrosfera Glaciares 69.3 % 1.75 % Escorrentía superficial: 0.006 % 0.0002 % ríos, torrentes… Lagos 0.26 % 0.012 % Aguas subterráneas 30.4 % 0.57 %
  14. 14. Aguas subterráneasInfiltración:El agua procedente de precipitaciones yalmacenes superficiales (deshielo, ríos ylagos) desciende por el suelo. Duración e intensidad de las precipitaciones Humedad inicial del suelo Factores que influyen en la infiltración Pendiente del suelo Cobertura vegetal Naturaleza del material
  15. 15. Duración e intensidad de Mecanismo: las precipitaciones El agua para infiltrarse necesita desplazar el aire que se encuentra en los poros que quedan entren las1. Precipitaciones suaves y duraderas partículas que forman el suelo. favorecen la infiltración. Si la precipitaciones son muy2. Precipitaciones fuertes y cortas no intensas se saturan los poros en la favorecen la infiltración zona superficial produciendo una barrera que impide o ralentiza al infiltración del agua.Humedad inicial Pendiente del suelodel suelo El tiempo de permanencia en contacto con la superficie del suelo es importante. Cuanto mayor sea ésteLa infiltración es mayor posibilidad de infiltración delmayor en suelos agua.secos que con En terrenos con mucha pendiente elagua. agua coge mucha velocidad y permanece poco tiempo en la zona, al contrario ocurre en las zonas llanas.
  16. 16. Cobertura vegetal Naturaleza del material Cada material presenta unaFavorece la infiltración: textura y estructura propia:1. La vegetación intercepta las Porosidad, granulometría, diacla gotas precipitadas frenando sado… su velocidad de caída, minimizando el impacto con el suelo y minimizando el arrastre de las partículas del mismo. Esto favorece que el agua permanezca más tiempo en ¿Qué le ocurre a un suelo sin vegetación? el lugar y pueda infiltrarse 1. El agua impacta con más fuerza y mejor. desplaza partículas del mismo2. Las raíces generan poros favoreciendo la erosión nuevos y mantienen 2. El agua permanece poco tiempo en el abiertos los que ya estaban. suelo por lo que no se infiltra. 3. La movilización de partículas hace que éstas se depositen en orificios que ya existían en el suelo y los tapan, impidiendo la infiltración del agua.
  17. 17. Porosidad:Porcentaje del volumen que ocupan los poros en un volumen unitario de roca.Ejemplo:Roca con una porosidad del 30% significa que el 30% de la roca está formadapor poros y el 70% por partículas sólidas.Porosidad eficaz: sólo tiene en cuenta el porcentaje de poros y espacios porlos que realmente puede circular el agua.Permeabilidad: capacidad de un material para permitir la circulación de agua.Un material será más permeable cuando sea poroso y estos poros sean degran tamaño y estén conectados. Factores que influyen en la porosidad y permeabilidad: 1. Granoselección 2. Diaclasado y disolución 3. Litificación
  18. 18. Granoselección 1. Cuanto más homogéneo sea el sedimento en cuanto a diámetro de partículas, mayor será su porosidad y permeabilidad 2. Cuanto más heterogéneo sea el sedimento (partículas grandes y pequeñas) menor será la porosidad y la permeabilidad porque las partículas pequeñas ocuparán los huecos y los taponarán frenando la velocidad de infiltración del agua. Sedimento homogéneo Sedimento heterogéneo Mayor porosidad y Menor porosidad permeabilidad y permeabilidad
  19. 19. Diaclasado y disolución Las rocas como la caliza y las rocas endógenas (ígneas y metamórficas) no son porosas ni permeable. Sin embargo al ser fracturadas y en el caso de las calizas por la actuación combinada de fracturas, diaclasas y disolución se abren canales por los que circula el agua.
  20. 20. Litificación Formación de rocas sedimentarias, compactación y cementación de las partículas de un sedimento disminuye la porosidad y la permeabilidad.
  21. 21. Agua higroscópica:Localización del agua subterránea Íntimamente unida a las partículas del suelo debido aTipos de agua: cargas eléctricas.1. Agua muy próxima a las partículas sólidas: No puede ser utilizada por 1. Agua higroscópica, molecular, pelicular o ligada las plantas 2. Agua capilar2. Agua gravitacional Agua capilar: El agua que queda atrapada en los poros de muy pequeñoAgua higroscópica Agua higroscópica tamaños (poros capilares) y que no cae por gravedad. Agua gravitacional: Aire Agua separada de las partículas sólidas el espacio suficiente como para caer por gravedad y no verse retenida Partícula sólida por fuerzas eléctricas o por capilaridad. Puede ser absorbida por la Agua capilar Partícula sólida plantas.
  22. 22. ¿Cómo se mueve el agua a través de las rocas?Las rocas y/o formaciones geológicas presentan diferente capacidad para reteneragua y permitir su desplazamiento a través de ellas.Según esa capacidad se dividen en: 1. Acuífugos 2. Acuicludo 3. Acuitardo 4. Acuífero Acuífugo Formación geológica que no contiene agua porque no puede retener ni circular agua a través de ella. Ejemplo: granito o esquisto inalterados y no fracturados.
  23. 23. Acuicludo:Rocas o formación geológicaque contienen agua pero nopermite que el agua circule através de ella.Ejemplo: limos y arcillas. Acuitardo: Rocas o formación geológica que contiene agua pero circula con mucha dificultad. Ejemplo: arenas arcillosas, areniscas, rocas compactas alteradas y/o fracturadas.
  24. 24. Acuífero:Rocas y formacióngeológica en la que sealmacena gran cantidadde agua y permite sucirculación a través de ellacon facilidad.Ejemplo: arenas, gravas,rocas compactas conmucha fracturación.
  25. 25. Estructura de un acuífero Subzona de evapotranspiraciónZona de aireación Subzona intermedia o vadosa Franja capilar Nivel freático Zona saturada Roca impermeable
  26. 26. Subzona de evapotranspiración: extensión comprendida entre lasuperficie y el límite de las raíces de las plantas.Subzona intermedia vadosa: el agua se desplaza verticalmentehacia las zonas inferiores por gravedad, este fenómeno se llamapercolación.Franja capilar: zona íntimamente ligada a la zona vadosa. El aguaestá unida a fuerzas capilares por lo que no fluye con facilidadcomo en la zona saturada.Zona saturada: roca o formación geológica en donde sealmacena el agua y puede circular el agua tanto vertical como Nivel freático:horizontalmente. Todos los poros están llenos de agua Nivel máximo quegravitacional. alcanza el agua en laFormado por rocas permeables y/o porosas zona vadosa. AsciendeRoca impermeable: roca o formación geológica en donde no se en la época de máximaalmacena el agua ni puede circular el agua. carga y desciende en laRetiene el agua y empieza a almacenarse. época de sequía.
  27. 27. Nivel freático Profundidad en la que se localiza el agua subterránea, corresponde al límite superior de la zona saturada u la vadosa (aireación = no saturada) Características: 1. Varía según las épocas del año: está más próximo a la superficie en las épocas húmedas. 2. Sigue el diseño de la topografía de la superficie: el nivel freático no es lineal sino que sigue más o menos la forma de la superficie, esto es debido a la lentitud a la que se mueve el agua en el subsuelo. 3. La presión del acuífero a la altura del nivel freático es igual a la atmosférica. El acuífero aumenta su presión en profundidad a partir del nivel freático.
  28. 28. Nivel freático y los ríos Río influente: El río cede agua al acuífero. El nivel freático desciende por falta de precipitaciones y el agua del río se Río efluente: infiltra para ceder agua al acuífero. El río recibe agua del acuífero. Un río o cualquier corriente de agua superficial puede ser efluente en unas zonas de su trayecto, normalmente las más altas, e influente en otras, normalmente las más bajas.
  29. 29. Nivel freático y fuentes o manantiales Fuente o manantial: Agua que brota de manera natural del suelo o de las rocas. ¿Cuándo se forma una fuente o manantial? Cuando la zona saturada del acuífero se pone en contacto con la superficie del terreno en una zona no horizontal. f: fuente o manantial
  30. 30. Tipos de acuíferos1. Acuífero libre2. Acuífero semiconfinado3. Acuífero confinado4. Acuífero colgado
  31. 31. Acuífero libre: Acuífero confinado o cautivo: La zona de saturación se La zona de saturación se encuentra en contacto directo encuentra limitada por abajo y con la superficie. por arriba por un material El agua se encuentra a presión impermeable. atmosférica El agua se encuentra a una Su carga y descarga se produce presión mayor que la en función de la época del año y atmosférica. los regímenes de precipitaciones. El agua no se pierde ni seAcuífero semiconfinado o mixto: recarga.En la zona de saturación se diferencian doszonas, una en la que está limitada por rocasimpermeables y otra en la que está en contacto Acuífero colgado:con la superficie del terreno. Son aquellos que se encuentranTambién pueden formarse cuando los materiales separados de la zona de acuíferoque se disponen encima de la zona de saturación regional.sean semiimpermeables, limitando el Si se dispone un material impermeable odesplazamiento del agua hacia arriba. un acuicludo por encima del nivelLa presión del acuífero será mayor que la freático, se puede retener aguaatmosférica en la zona cautiva e igual en la zona formando el acuífero colgado que poco alibre. poco puede ceder agua al acuíferoLa recarga de éste acuífero se producirá por la general o formar fuentes.zona libre.
  32. 32. Pozos artesianosExcavación que se realiza para obtener agua.Los primeros pozos que se realizaron fue en la regiónde Artois, en el norte de Francia, en 1750. De ahí vieneel nombre de artesianos. Los pozos artesianos se construyen en acuíferos cautivos o semiconfinados porque en ellos la presión del acuífero es mayor que la atmosférica. Cuando un pozo artesiano alcanza un acuífero de éstos, el agua tiende a ascender espontáneamente, hasta la altura en la que se iguala la presión hidrostática del agua con la atmosférica, este es el llamado nivel piezométrico Tipos de pozos: 1. Pozo surgente: en el que el agua brota por encima de la superficie topográfica 2. Pozo no surgente: en el que el agua alcanza el nivel piezométrico pero está por debajo de la superficie topográfica.
  33. 33. 1. Acuífero confinado o semiconfinado2. Capas impermeables o acuicludos3. Zona de carga del acuífero4. Pozo artesiano surgente5. Nivel piezométrico6. Pozo no surgente7. Fuente o manantial
  34. 34. Acuíferos y rocasRocas detríticas:se forman a partir de procesos de litificación de sedimentosque provienen de otras rocas. Rocas volcánicas:En principio pueden formar buenos acuíferos. Dependen de: Son rocas con elevada permeabilidad•La homogeneidad o heterogeneidad del grano por lo que pueden originar buenos•Compactación acuíferos.•Cementación Llamados acuíferos volcánicos•Presencia o ausencia de materiales arcillosos que puedencolapsar los poros.Se llaman acuíferos detríticos. Rocas ígneas y metamórficas: Son materiales acuífugos. No retienen agua. Su permeabilidad primaria es muy baja. Rocas carbonatadas: Si presentan fracturas o diaclasas Son impermeables pero el proceso de carbonatación las hace el agua puede almacenarse y/o solubles que junto con el fracturado y diaclasado de la zona circular por ellas y formar permite el almacenaje y circulación del agua subterránea. pequeños acuíferos. Son los acuíferos karsticos. Se denominan acuíferos ígneos y/o metamórficos.

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