Estructuras de acuíferos

Para el suministro de agua, los acuíferos de poros son los tipos de acuíferos más importantes.

Definición

El agua subterránea puede encontrarse en espacios porosos de rocas sedimentarias consolidadas o no consolidadas, en fisuras de rocas duras, en zonas de fallas y en zonas kársticas. Los acuíferos con agua almacenada en los espacios de poros son llamados acuíferos porosos.

Porosidad – un parámetro importante para la hidrogeología

El volumen de espacios abierto en las rocas en relación con el volumen total de la roca se llama porosidad (Φ):

La porosidad debida a los espacios porosos entre los minerales o fragmentos de roca es llamada porosidad primaria; una porosidad adicional debida a fracturas o a cavernas de disolución es llamada porosidad secundaria. Ambas porosidades son expresadas en porcentaje (%) o, en fracción (0.0).

Los valores de porosidad varían de acuerdo al tipo de roca. Para material no uniforme, la selección es importante para la porosidad. La porosidad de material bien seleccionado es mayor que en material pobremente seleccionado, porque las partículas mas pequeñas pueden rellenar los espacios entre las partículas más grandes, reduciendo así la porosidad.

Los poros llenos de agua no pueden ser totalmente drenados por bombeo o evaporación, una parte de agua está ligada a la superficie de los minerales por adhesión. La cantidad de poros conectados que pueden drenarse define la porosidad efectiva:

La cantidad de agua ligada está estrictamente relacionada a la superficie interna del poro. Una gran cantidad de agua ligada reduce la porosidad efectiva.

La cantidad de agua en los poros en relación con el volumen de los poros da el índice de saturación Sw.

Un parámetro importante para la extracción de agua de un acuífero es el coeficiente de almacenamiento S, el cual se define como el volumen de agua que puede extraerse al disminuir el nivel freático por Δh:

Un ajuste de S por el volumen del acuífero da un coeficiente de almacenamiento específico Ssp, el cual depende de la porosidad efectiva Φeff, del módulo elástico de Young de la matriz de la roca Ematrix, en la compresibilidad χ y densidad ρ:

Propiedades físicas de los poros en acuíferos

Estudios geofísicos de acuíferos (poros).

Sísmico, resistivo y electromagnetico, gravimétrico y, para estructuras someras, se aplican métodos de GPR.

Métodos sísmicos

Para el estudio de las estructuras de los acuíferos, las mediciones de refracción así como la reflexión sísmica pueden ser aplicadas. El uso de mediciones de refracción sísmica está limitada a estructuras simples.

Los estudios sísmicos de reflexión pueden dar la imagen secuencial de acuíferos y capas impermeables en profundidades de hasta cientos de metros.

Métodos resistivos

La resistividad de los sedimentos saturados con agua es menor que la del basamento sólido y sedimentos no saturados, pero mayor que la resistividad del material arcilloso.

GPR (Ground penetrating radar)

El GPR se caracteriza por su alta resolución, pero se limita por la profundidad de penetración. Estudios de acuíferos basados en el GPR están limitados a estructuras subterráneas someras. El coeficiente de reflexión para señales de radar refleja principalmente el contraste de permisividad, mientras que la permisividad depende del contenido de agua.

Sistemas acuíferos tipo valle enterrado

Introducción

Son estructuras típicas en áreas afectadas por glaciaciones. Especialente cuando los glaciares tuvieron contacto con suelo poco consolidado. Los Valles Enterrados son de gran importancia hidráulica. Si están llenos de metrial arenoso, son yacimientos subterráneos de gran rendimiento.

Pero con la profundidad se necesitan nuevas tecnologías ya que estos acuíferos no son tan accesibles como los acuíferos cercanos a la superficie.

Métodos

Para el mapeo con métodos geofísicos, los parámetros físicos (conductividad eléctrica, densidad y constante de elasticidad) del Valle y los del material que lo rodea deben ser diferentes.

- Sísmica y VSP (vertical seismic profile)- Métodos resistivo y electromagnético- Gravimétrico

Conclusión

Ninguno de los estudios antes mencionados tiene el mismo ambiente geológico. Sin embargo, para la interpretación es necesario el apoyo o complemento de otro método, ya que cada método tiene sus ventajas así como desventajas.

Los métodos electromagnéticos resultan ser convincentes para el mapeo de valles soterrados si una capa conductiva está conectada con material menos conductivo o viceversa.

Con el efecto de la gravedad la profundidad y la dimensión de los valles debería ser posible el mapeo mediante gravimetría en áreas problemáticas.

Las secciones sísmicas revelan las imágenes estructurales más detalladas y es capaz de resolver valles profundos. Un problema de alta resolución sísmica puede ocurrir por depósitos que absorben la energía sísmica, reduciendo así la energía de transmisión al suelo.

Mayores investigaciones en seis valles fueron realizadas hasta finales del 2006 en el proyecto BurVal. Propiedades estructurales, hidráulicas y físicas fueron integradas en modelos 3D.

Mapeo hidrogeológico mediante TEM

Comparado con otros métodos de mapeo, el método TEM es relativamente barato, tiene una gran profundidad de penetración y al mismo tiempo provee información litológica y estructural. Sin embargo, no puede proporcionar la misma cantidad de información como los métodos sísmicos mas costosos.

Como todos los métodos electromagnéticos, el TEM tiene una resolución decreciente respecto a la profundidad, al igual que con la capacidad de resolución de estructuras en 3D.

El obstáculo para la interpretación geológica de la información del TEM, es la conversión de de las resistividades de la capa modelada con la litología de las capas y de la geometría de las capas a la estructura real.