Asignatura: HIDROGEOLOGÍA PROGRAMA DE LA ASIGNATURA

Asignatura: HIDROGEOLOGÍA
Código: 123213005
Titulación: Explotación de Minas
Tipo (T/Ob/Op):Ob
Curso (Cuatrimestre):C1
Créditos (T+P): 6
Profesor(es) responsable(s): Tomás Rodríguez e-mail: tomas.rodriguez@upct.es
Estrella / Marisol Manzano
web:
Ubicación despacho: Área de Geología
Departamento: Ingeniería Minera, Geológica y web:
Cartográfica
Descriptores de la asignatura según el Plan de Estudios:
Estudio de las aguas subterráneas.
Objetivos de la asignatura:
Obtener un conocimiento aunque general, lo más completo posible de la Hidrogeología,
bajo un punto de vista práctico y aplicado a la problemática que tienen las aguas
subterráneas en el levante español (Cuencas del Segura y Júcar), tanto en cantidad
(sobreexplotación), como en calidad (contaminación).
Requisitos previos recomendables:
Geología y Química.
PROGRAMA DE LA ASIGNATURA
A) Programa de Teoría (completo):
UNIDAD TEMÁTICA I: CONCEPTOS BÁSICOS SOBRE ROCA Y AGUA
Lección 1. INTRODUCCIÓN. Concepto y definición de la Hidrogeología. Ventajas e
inconvenientes de las agua subterráneas, en relación con las superficiales. La
Hidrogeología en la sociedad. Historia de la Hidrogeología. La Hidrogeología moderna. La
Hidrogeología virtual: el zahorí.
Lección 2. EL CICLO HIDROLÓGICO. El mecanismo de las precipitaciones. Tipos de
precipitaciones. PLUVIOMETRÍA. Medidas de precipitación. Error en las medidas.
Pluviómetros y pluviógrafos. Densidad de la red pluviométrica. Métodos analíticos
aplicados: promedio aritmético, polígonos de Thiessen y mapas de isoyetas.
Lección 3. EVAPORACIÓN y EVAPOTRANSPIRACIÓN. Factores que influyen en la
evapotranspiración: climáticos, edáficos y de vegetación. Evapotranspiración potencial y
evapotranspiración real. Métodos para el cálculo de la evapotranspiración: experimentales,
basados en fórmulas con base física, en fórmulas semiempíricas o en fórmulas empíricas
(Turc, Thornthwaite y Blaney-Cridle). Clasificación climática de Thornthwaite. Mapas de
iso ETR. LLUVIA ÚTIL. Mapas de iso Lluvia útil.
Lección 4. HIDRÁULICA SUBTERRÁNEA. Porosidad. Permeabilidad. Ley de Darcy.
Conductividad hidráulica. Transmisividad. Porosidad eficaz. Coeficiente de
almacenamiento. Isotropía y anisotropía. Validez de la Ley de Darcy.
UNIDAD TEMÁTICA II. ACUÍFEROS: CONTINENTE Y CONTENIDO
Lección 5. ROCAS PERMEABLES E IMPERMEABLES. Definiciones. Principales tipos
de rocas permeables e impermeables. Cambios de facies y de potencia. Interés
hidrogeológico, como rocas permeables, de los conglomerados, gravas, areniscas, arenas,
calizas y dolomías. Interés hidrogeológico, como rocas impermeables, de las arcillas y
evaporitas. ESTRUCTURAS QUE ALBERGAN AGUAS SUBTERRÁNEAS.
Lección 6. ACUÍFEROS. Definiciones. Tipos de acuíferos. Delimitación de acuíferos y
tipos de límites. UNIDAD HIDROGEOLÓGICA. UNIDAD DE GESTIÓN
HIDROGEOLÓGICA (U.G.H.).
Lección 7. INVENTARIO DE PUNTOS DE AGUA. Métodos prácticos. Fichas. Mapas.
Ejemplos de mapas de inventario del ITGE en el Sureste Español.
Lección 8. PIEZOMETRÍA. Mapas de isopiezas: construcción, interpretación, errores en
la confección de mapas de isopiezas. Mapas de isoprofundidad del agua. Mapas de
isovariación de niveles del agua. Variaciones piezométricas. Amplitud: tipos de
fluctuaciones. Interpretación de mapas de isopiezas y gráficos de variaciones piezométricas
de los acuíferos de la Cuenca del Segura y Costeras de Alicante.
Lección 9. ALIMENTACIÓN DE UN ACUÍFERO. Entradas naturales: Lluvia útil.
Infiltración. Métodos para el cálculo de la infiltración: Método de Kessler; relación
escorrentía y zona de alimentación; mediante Reservas gravitarias; en acuíferos
sobreexplotados, según descensos y volúmenes extraídos (ejemplos reales en acuíferos
sobreexplotados de la Cuenca del Segura y Costeras de Alicante); contenido en Cl. de las
aguas. Entradas superficiales: mediante ríos, embalses superficiales, acequias sin
revestimiento, excedentes de regadío (ejemplos de todas ellas pertenecientes a la Cuenca
del Segura). Entradas subterráneas ocultas (Ejemplo: Unidad hidrogeológica de Caravaca).
Lección 10. DESCARGA DE UN ACUÍFERO. Escorrentía subterránea y superficial.
Aforos en ríos y manantiales; Hidrograma y sus componentes (Ejemplos de ríos y
manantiales de la Cuenca del Segura). Explotación por bombeos. Salidas subterráneas
ocultas.
Lección 11. RECURSOS. Regulación de los recursos de manantiales mediante sondeos
(Ejemplos: Alcoy. Agost, Mula, etc). BALANCE HÍDRICO. Elementos del balance.
Ecuaciones generales del balance. Limitación de un balance. (Ejemplos de balances en
acuíferos de la Cuenca del Segura y costeras de Alicante).
Lección 12. RESERVAS HÍDRICAS SUBTERRÁNEAS. Tipos de reservas. Reservas
gravitarias: concepto y evaluación, curvas de vaciado. (Ejemplo del cálculo en el acuífero
del Calar del Mundo). Reservas permanentes, concepto y evaluación (mapas de isohipsas
del muro y techo de la roca permeable y mapas de roca mojada. Método gráfico por
superficies y volúmenes acumulativos y curva de explotación). Reservas totales. Reservas
explotables.
UNIDAD TEMÁTICA III. CALIDAD QUÍMICA DE LAS AGUAS
SUBTERRÁNEAS Y CONTAMINACIÓN DE ACUÍFEROS
Lección 13. CALIDAD QUÍMICA DE LAS AGUAS SUBTERRÁNEAS. Composición
del agua de lluvia. Influencia del suelo y el clima. Fenómenos naturales que contribuyen a
la mineralización de las aguas subterráneas: evaporación, disolución y oxidación-
reducción. Procesos químicos que se producen en la zona no saturada: adsorción,
intercambio iónico y mezcla de aguas. Toma de muestras de agua. Análisis químicos.
Representaciones gráficas: Stiff, Piper, Shöeller-Berkaloff, potabilidad, Wilcox, Riverside.
Índices hidroquímicos (Relaciones iónicas). Mapas de isoparámetros químicos.
Clasificación de las aguas. Usos del agua según su calidad. CONTAMINACIÓN DE
ACUÍFEROS. Definición de contaminación y de agente contaminante. Principales agentes
contaminantes: hidrocarburos y sustancias orgánicas tóxicas, detergentes, pesticidas,
contaminantes químicos minerales, contaminantes orgánicos, contaminantes biológicos,
bacterias, virus, parásitos, indicadores, sustancias radiactivas. Focos potenciales de
contaminación. Contaminación urbana (sólidos y líquidos). Contaminación agrícola.
Contaminación industrial. Factores de contaminación en los acuíferos de la Cuenca del
Segura.
UNIDAD TEMÁTICA IV. TÉCNICAS DE ESTUDIO, EXPLORACIÓN Y
EXPLOTACIÓN DE LAS AGUAS SUBTERRÁNEAS
Lección 14. MAPAS HIDROGEOLÓGICOS. Construcción: elementos constitutivos,
elección de datos, tramas y signos, etc. Tipos y escalas. Ejemplos: Mapas hidrogeológicos,
a escala 1:200.000, de la Región de Murcia, de la provincia de Alicante, etc. Mapas
hidrogeológicos, a escala 1:50.000, de la hojas de Jumilla, Yecla, etc. Mapas
hidrogeológicos, a escala 1:50.000, de las unidades de Caravaca, Sierra Espuña, Anticlinal
de
Socovos,
etc.
CORTES
HIDROGEOLÓGICOS
Y
ESQUEMAS
HIDROGEOLÓGICOS: Ejemplos del Sureste Español.
Lección 15. EXPLORACIÓN Y EXPLOTACIÓN DE AGUAS SUBTERRÁNEAS.
Métodos geológicos. Métodos hidrogeológicos. Métodos geofísicos: Eléctrico(SEV),
gravimétrico, sísmico (de refracción y de reflexión) y electromágnético. Aplicaciones de
los distintos métodos en el Sureste Español y sus resultados. Sondeos de reconocimiento.
Equipos de perforación: percusión, rotación, rotopercusión y horizontal dirigida; ventajas e
inconvenientes de cada uno de ellos. Desarrollo y terminación de sondeos. Testificación:
Eléctrica y radiactiva (Diagrafías).
Lección 16. VALVULEO Y BOMBEO DE ENSAYO. Valvuleo: procedimiento y
cálculo. ¿Qué es un ensayo de bombeo y qué datos se obtienen?. Conos de descenso y
radio de influencia. Caudal específico. Tipos de ensayo de bombeo: régimen permanente o
estacionario y régimen variable o transitorio (caudal constante y nivel constante).
Preparación del ensayo de bombeo: objetivos, clasificación, estación de bombeo, elección
de la bomba, medida de caudal, fichas y cuadros, sonda, desagüe, duración del ensayo.
Interpretación del bombeo de ensayo: métodos de análisis de acuíferos (confinado,
semiconfinado y libre). Ecuación general del flujo. Método de Jacob: cálculo de
transmisividad y coeficiente de almacenamiento. Eficiencia de un pozo. Efecto de
capacidad de pozo: fórmula de Papadopulus y Cooper. Caudal máximo: fórmula de Thiem.
Radio de influencia.
Lección 17. CRITERIOS PARA LA CORRECTA IMPLANTACIÓN DE UN SONDEO
DESTINADO A LA CAPTACIÓN DE AGUAS SUBTERRÁNEAS. Rocas ígneas.
Rocas metamórficas. Rocas detríticas. Rocas carbonatadas. Ejemplos reales de
implantación de sondeos en España.
UNIDAD TEMÁTICA V. HIDROGEOLOGÍA ESPECÍFICA
Lección 18. HIDROGEOLOGÍA EN ACUÍFEROS KÁRSTICOS. Introducción. KARST
EN ROCAS CARBONATADAS: formas exokársticas y endokársticas, zonación,
tipología, edad, karst y clima, hidroquímica. Los acuíferos kársticos carbonatados de las
Cuencas del Segura y Costeras de Alicante. Estudio integral de un acuífero kárstico
(Ejemplo: Calar del Mundo). KARST EN YESOS: karren, túmulos, espeleotemas.
Ejemplo: Karst de Sorbas.
Lección 19. EL AGUA SUBTERRÁNEA EN LA MINERÍA. Introducción. Los
problemas hidrogeológicos en las explotaciones mineras. Planteamiento y estrategias de
drenaje. Consideraciones medio-ambientales. El drenaje de minas como herramienta en la
gestión hídrica.
Lección 20. LOS ACUÍFEROS COSTEROS. Aspectos teóricos sobre el contacto agua
dulce-agua salada (fórmulas de Ghyben-Herzberg y de Hubbert). Intrusión marina.
Métodos de estudio del contacto agua dulce-agua salada: hidrogeológicos,
hidrogeoquímicos y geofísicos. La explotación de los acuíferos costeros: reserva de una
vez. Métodos de la lucha contra la intrusión: modificación y/o disminución de los
bombeos, recarga artificial, barreras de bombeos y barreras impermeables. LA
SOBREEXPLOTACIÓN DE ACUÍFEROS. Concepto. Efectos de la sobreexplotación:
positivos y negativos (directos e indirectos). Medidas a tomar. La sobreexplotación de los
acuíferos de la Región de Murcia.
UNIDAD TEMÁTICA VI. HIDROGEOLOGÍA REGIONAL
Lección 21. LAS AGUAS SUBTERRÁNEAS EN LA CUENCA DEL SEGURA:
Unidades geológicas e hidrogeológicas. Balances. Propuestas para una mejor gestión de
sus recursos hídricos subterráneos. La Ley de Aguas del 85. Reforma de la Ley de Aguas
(Ley del 99).
LAS AGUAS SUBTERRÁNEAS EN LA REGIÓN DE MURCIA. Introducción.
Orografía. Climatología. Hidrología superficial. Geología. Unidades hidrogeológicas y
acuíferos. Potencialidad de las aguas minero-medicinales y termales. Balance del agua
subterránea. Propuestas de actuación.
B) Programa de Prácticas (completo):
(Indicar si la asistencia es obligatoria y si se conserva la nota de prácticas para futuras
convocatorias)
Denominación de la práctica Duración
Práctica 1. Cálculo de ETP y
ETR, por los métodos de Turc
y Thornthwaite
Práctica 2. Elaboración de
mapas
de
isopiezas,
suministrando datos reales de
un acuífero. Cálculo de
gradientes, sentidos de flujo,
ejes de drenaje, etc.
Práctica 3. Cálculo de las
reservas hídricas de un
acuífero.
Práctica 4. Representaciones
gráficas
de
parámetros
hidroquímicos.
Práctica
5.
Estudio
hidrogeoquímico
de
un
acuífero
2h
Tipo de práctica Ubicación física
(Aula, laboratorio, (sede Dpto., aula
informática)
informática...)
Aula
2h
Aula
2h
Aula
2h
Aula
2h
Aula
Práctica 6. Interpretación de un 2 h
bombeo de ensayo, facilitando
datos de un caso real.
Práctica
7.
Excursión 8 h
hidrogeológica a acuíferos de la
Región de Murcia con
problemas de sobreexplotación
y contaminación; se procurará
visitar algún sondeo en curso de
realización.
Práctica 8. Visita al Museo de 5 h
la Ciencia y el Agua de Murcia
para
ver
una
maqueta
hidrogeológica.
Aula
Campo
Museo
C) Bibliografía básica:
BENÍTEZ, a. (1972). Captación de aguas subterráneas. Edit. Dossat. 619 p. Madrid.
CUSTODIO, E. y LLAMAS, R. (1975). Hidrología subterránea. Edit. Omega. Barcelona.
DAVIS, S. y WIEST, R. (1971). Hidrogeología. Edit. Ariel. Barcelona.
DOMENICO, P.A. and SCHWARTZ, F.W. (1998). Phisical and Chimical
Hydrogeologie. John Wiley and Sons, 824 p. New York.
FREEZE, R.A. and CHERRY, J.A. (1979). Groundwater. Prentice-Hall, 604 p.
Englewood Cliff.
GARCÍA, E.; ANDREU, J.M.; PULIDO, A.; JORDÁN, M. y AYANZ, J. (2001).
Prácticas de Hidrogeología para estudiantes de Ciencias Ambientales. Servicio de
Publicaciones de la Univ. de Miguel Hernández. Alicante. Tno. 96.6658485 (1.600 pts).
MARTÍNEZ, J. y RUANO, P. (1998). Aguas Subterráneas. Captación y
Aprovechamiento. Edit. Progensa. Sevilla.
PULIDO CARRILLO, J.L. (1978). Hidrogeología práctica. ULMO S.A. de Edic. Bilbao.
D) Criterios de evaluación del alumno:
- Si no se aprueban las Prácticas, no se pueden presentar al examen de Teoría.
- La nota de Teoría vale un 75 % y la de Prácticas un 25 %.
- La nota media de ambas partes se hace si en Teoría se ha sacado más de un 4.
- En el examen de Teoría siempre sale un problema, que vale 2 a 3 puntos. El alumno
debe llevar al examen calculadora sin memoria, escalímetro, lápiz y goma.
- La asistencia a Prácticas es obligatoria y además hay que entregar los cuadernillos. La
nota de éstas se conserva durante las tres convocatorias de cada curso, pero no al
siguiente.
E) Observaciones:
(cualquier otra observación que el profesor quiera hacer constar, por ejemplo
temporalización de teoría y prácticas, horario de tutorías, material adicional disponible
en la página web o en reprografía, etc.)
- Tutorías: Lunes y Miércoles, de 9 a 10 y de 12 a 13,30 h.
- Se le da material sobre la marcha, que puede obtener en reprografía.