HIDROGEOLOGÍA

PROGRAMA DE LA ASIGNATURA CURSO 2011 / 2012

LICENCIATURA DE CIENCIAS AMBIENTALES

Optativa (Asignatura Cuatrimestral- 6 créditos)

DEPARTAMENTO: SISTEMAS FÍSICOS, QUÍMICOS Y NATURALES ÁREA ACADÉMICA: GEODINÁMICA EXTERNA PROFESORES: FRANCISCO MORAL MARTOS MANUEL OLÍAS ÁLVAREZ

HIDROGEOLOGÍA Curso 2011/12, 2º cuatrimestre Carga docente: 6 créditos (4 de teoría y 2 de prácticas) Profesor: Francisco Moral Martos Tutorías: Edificio 22, planta 2ª, despacho nº 11 Lunes: de 16,30 a 18,30 Miércoles: de 10,00 a 14,00 Correo electrónico: fmormar@upo.es Profesor: Manuel Olías Álvarez Tutorías: Edificio 22, planta 2ª Lunes: de 10:30 a 12:30 Martes: de 10:30 a 12:30 y 16:30 a 18:30 Correo electrónico: molialv@upo.es

INTRODUCCIÓN

La Hidrogeología o Hidrología Subterránea es la ciencia que estudia las aguas subterráneas que intervienen en el ciclo hidrológico. Es una disciplina que en los últimos años ha experimentado un notable desarrollo a causa de la creciente utilización de estos recursos hídricos (tras los hielos polares, los acuíferos constituyen el mayor reservorio de agua dulce), a la urgente necesidad de proteger y recuperar a los acuíferos frente a los procesos de contaminación y a las repercusiones de la explotación y contaminación de las aguas subterráneas sobre los ecosistemas acuáticos continentales (humedales y ríos).

COMPETENCIAS Se pretende que el alumno mejore su competencia instrumental (comunicación oral y escrita, manejo de instrumental de campo habitualmente empleado en Hidrogeología y correcta utilización de los registros de datos numéricos), su competencia personal (trabajo en equipo, razonamiento crítico, capacidad de análisis y síntesis), su competencia sistémica (aprendizaje autónomo, adaptación a nuevas situaciones, integración de conocimientos y capacidades) y su competencia específica en el campo de las Ciencias de la Tierra (habilidades académicas relativas a los procesos y funcionamiento del ciclo del agua, a las leyes que rigen el movimiento del agua subterránea, a la interacción mecánica, química y térmica de las aguas con el medio sólido poroso y al transporte de energía, constituyentes químicos y partículas a través del flujo).

OBJETIVOS DOCENTES Los objetivos docentes de la asignatura son que el alumnado, al final del curso, conozca:

- El significado de conceptos básicos como acuífero, aguas subterráneas, zona saturada o superficie freática.

- El comportamiento de los materiales geológicos respecto al almacenamiento y transmisión de las aguas subterráneas.

- Los principales procesos que intervienen en el ciclo del agua (precipitación, evaporación, transpiración, escorrentía, etc.) y la forma de cuantificarlos.

- Las leyes que rigen el flujo del agua subterránea. - Los componentes químicos principales de las aguas y los principales

problemas de contaminación de los acuíferos. - Las características hidrogeológicas de los distintos tipos de materiales

geológicos. - Las técnicas más usuales en exploración de las aguas subterráneas y las

ventajas e inconvenientes que plantea la explotación de las mismas.

CONTENIDOS TEÓRICOS I.- CONCEPTOS BÁSICOS Tema 1.- Concepto de Hidrogeología. Relación de la Hidrogeología con otras ciencias. Reseña histórica. Propiedades del agua. El ciclo del agua. Tema 2.- Comportamiento hidrogeológico de los materiales. Características hidrogeológicas de los materiales: porosidad, permeabilidad, conductividad hidráulica, transmisividad y coeficiente de almacenamiento. Tema 3.- Superficies freática y piezométrica. Flujo de agua en los acuíferos. Tipos de acuíferos. Recursos y reservas de agua subterránea. Relaciones aguas superficiales-aguas subterráneas. II.- COMPONENTES DEL CICLO HIDROLÓGICO Tema 4.- Precipitaciones: concepto, medida y unidades. Registros de precipitación. Cálculo de la precipitación media sobre una cuenca. Tema 5.- El agua en el suelo. Infiltración. Evaporación y transpiración. Evapotranspiración potencial y real. Balance hídrico del suelo. Tema 6.- Concepto de escorrentía. Medida de la escorrentía: aforos. Técnicas de aforo. Análisis del hidrograma. III.- HIDRÁULICA SUBTERRÁNEA

Tema 7.- Energía y carga hidráulica. Estática y dinámica de fluidos en los medios porosos. Ámbito de validez de la Ley de Darcy. Heterogeneidad y anisotropía. Redes de flujo. Tema 8.- Tipo de captaciones de aguas subterráneas. Cono de descenso. Régimen permanente y régimen variable. Expresión matemática del cono de descenso. Ensayos de bombeo: metodología y tipos. IV.- HIDROGEOQUÍMICA Y CONTAMINACIÓN Tema 9.- Características físico-químicas del agua subterránea. Expresión de análisis químicos. Evolución geoquímica de las aguas en los acuíferos. Calidad y contaminación de las aguas subterráneas. Tema 10.- Contaminantes orgánicos. Líquidos en fase no acuosa (NAPL). Dinámica de los NAPL en el medio subterráneo. Investigación y corrección de la contaminación por NAPL. V.- HIDROGEOLOGÍA REGIONAL Y APLICADA Tema 11.- Hidrogeología de rocas ígneas y metamórficas. Hidrogeología de rocas sedimentarias detríticas. Hidrogeología de rocas sedimentarias kárstificadas. Hidrogeología de depósitos sedimentarios no consolidados. Tema 12.- Exploración de aguas subterráneas: métodos geológicos, geofísicos e hidrogeológicos. Balance hídrico. Explotación de aguas subterráneas: aspectos legales. Efectos negativos de la explotación de las aguas subterráneas. Oportunidades que ofrece la explotación de las aguas subterráneas.

CONTENIDOS PRÁCTICOS I.- PRÁCTICAS DE GABINETE 1.- Cálculo de la precipitación media en una cuenca: polígonos de Thiessen e isoyetas. 2.- Cálculo de los componentes del ciclo del agua a partir de registros termopluviométricos: método de Thornthwaite, balance hídrico del suelo, método de Turc. 3.- Tratamiento de datos foronómicos. 4.- Interpretación de ensayos de bombeo. Medida de la conductividad hidráulica en una muestra de sedimento 5.- Representación e interpretación de análisis químicos. 6.- Aplicación del Modelo Digital del Terreno a la Hidrogeología.

7.- Problemas de hidrogeología: balances hídricos II.- PRÁCTICAS DE CAMPO Salida al campo para realizar diversas observaciones (hidrogeología regional, geometría del acuífero, morfología kárstica, funcionamiento hidrodinámico, características físico-químicas de las aguas de los manantiales) en un sistema acuífero carbonático (probablemente en la Sierra de Líbar, Málaga-Cádiz) y utilizar los distintos equipos de campo (conductivímetro, molinete, etc.).

METODOLOGÍA El desarrollo pedagógico de la asignatura se llevará a cabo mediante la aplicación de las siguientes metodologías:

- Clases magistrales con apoyo audiovisual en las que se explicará el contenido teórico del programa.

- Aula virtual en la WebCT como apoyo a las clases teóricas y prácticas. - Seminarios sobre contenidos del programa teórico de especial interés para

los estudiantes de Ciencias Ambientales. - Realización de prácticas de gabinete basadas en el análisis e interpretación

de mapas y datos hidrológicos. - Salida al campo para realizar observaciones sobre factores topográficos,

climáticos y geológicos e influencia de los mismos en la cantidad y calidad de las aguas subterráneas y en la demanda y usos del agua.

- Realización de trabajos en grupo y presentación oral en clase. - Realización en grupo de un cartel informativo sobre la hidrología de un

espacio natural

EVALUACIÓN Se realizará un examen final teórico-práctico consistente en 8-10 cuestiones sobre contenidos fundamentales de las partes teórica y práctica de la asignatura. El examen se valorará hasta 8 puntos. Para obtener una clasificación final positiva será imprescindible obtener en el examen teórico-práctico una clasificación mínima de 3 puntos (sobre 8). La asistencia a la excursión de prácticas de campo se puntuará con 0.5 puntos. Asimismo, la asistencia a las prácticas de laboratorio, que será controlada, tendrá una valoración positiva (0.5 puntos). En equipos de 2 alumnos se realizará un cartel (Powerpoint, Coreldraw o similar) informativo sobre la hidrología de un espacio natural. Finalmente, se propondrán varios temas para que grupos de 3-4 alumnos preparen una presentación oral en horario de clase. Cada uno de los dos trabajos en equipo podrá ser puntuado hasta 1 punto.

CRONOGRAMA

Semana 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 Teoría Bloque I Bloque II Bloque III Bloque IV Bloque V

Prácticas gabinete 1ª 2ª 3ª 4ª 5ª 6ª 7ª

Prácticas campo X

Seminarios X

Presentaciones alumnos X

BIBLIOGRAFÍA - Manuales: - Castany, G. (1998). Hydrogéologie: principes et méthodes. Ed. Dunod. París. - Custodio , E. y Llamas, M. R. (1996). Hidrología subterránea. Ed. Omega. Barcelona. - Fetter, C. W. (2001). Applied Hydrogeology. Ed. Prentice-Hall, USA. - Freeze, A. y Cherry, J. A. (1979). Groundwater. Ed. Prentice-Hall, USA. - Hudak, P. F. (2005). Principles of Hydrogeology. 3th edition. CRC Press, USA. - Martínez Alfaro, P. E., Martínez Santos, P. y Castaño Castaño, S. (2005). Fundamentos de Hidrogeología. Mundi-Prensa Libros, S. A. - Pulido, A. (2007). Nociones de Hidrología para Ambientólogos (2007). Univ. de Almería. - Schwartz, F. W. y Zhang, H. (2003). Fundamentals of Groundwater. Ed. John Wiley and Sons. USA - Componentes del ciclo hidrológico - Aparicio, F. J. (1999). Fundamentos de hidrología de superficie. Ed. Limusa. México. - Llamas, J. (1993). Hidrología general. Principios y aplicaciones. Ed. Univ. País Vasco. Bilbao. - Maidment, R. (1993). Handbook of Hydrology. Ed. Mc Graw-Hill Inc. USA. - Hidráulica subterránea - Fitts, C. R. (2002). Groundwater Science. Ed. Academic Press, Amsterdam. - Hidroquímica y contaminación - Appelo, C. A. J. y Postma, D. (1999). Geochemistry, groundwater and pollution. Ed. Balkema, Rotterdam. - Canter, L. W. (1997). Nitrates in groundwater. Lewis Publishers. USA. - Deutsch, W. J. (1997). Groundwater geochemistry: fundamentals and applications to contamination. Lewis Publishers. USA.

- Drever, J. I. (1997). The geochemistry of natural waters: surface and groundwater environments. Ed. Prentice-Hall, USA. - Fetter, C. W. (1999). Contaminant hydrogeology. Ed. Prentice-Hall, USA. - Palmer, C. M. (1996). Principles of contaminant hydrogeology. Ed. Lewis Pub., USA. - Samper, J. et al. (eds.) (1999). La contaminación de las aguas subterráneas: un problema pendiente. Textos de las jornadas celebradas en Valencia (1998). Instituto Tecnológico Geominero de España. Madrid. - Hidrogeología regional, ambiental y aplicada - Arrojo, P. (2001). El Plan Hidrológico Nacional a debate. Ed. Bakeaz. Bilbao. - Brassington, R. (1998). Field Hydrogeology. 2nd Edition. John Wiley and Sons. - Brufao, P. y Llamas, M. R. (eds.) (2003). Conflictos entre el desarrollo de las aguas subterráneas y la conservación de los humedales: aspectos legales, institucionales y económicos. Fundación Marcelino Botín-Mundi Prensa. Madrid. - Coleto, C., Martínez, L. y Llamas, M. R. (eds.) (2003). Conflictos entre el desarrollo de las aguas subterráneas y la conservación de los humedales: la cuenca alta del Guadiana. Fundación Marcelino Botín-Mundi Prensa. Madrid. - Fornés, J. M. y Llamas, M. R. (eds.) (2003). Conflictos entre el desarrollo de las aguas subterráneas y la conservación de los humedales: litoral mediterráneo. Fundación Marcelino Botín-Mundi Prensa. Madrid. - Gunn, J. (2004). Encyclopedia of caves and karst science. Ed. Fitzroy Dearborn, USA. - Llamas, M. R. y otros (2001). Aguas subterráneas: retos y oportunidades. Ed. Mundi-Prensa. Madrid. - Martínez, J. y Ruano, P. (1998). Aguas subterráneas, captación y aprovechamiento. Ed. Progensa. Sevilla. - Ministerio de Medio Ambiente (2000). Libro blanco del agua en España. Madrid. - Moreno Merino, L. (2008). Hidrogeología urbana de Zaragoza. - Roscoe Moss Company (1990). Handbook of ground water development. Ed. John Wiley and Sons. USA - White, W. B. (1988). Geomorphology and hydrology of karst terrains. Oxford University Press. - Prácticas de Hidrogeología - García, E. y otros (2001). Prácticas de Hidrogeología para estudiantes de Ciencias Ambientales. Univ. Miguel Hernández, Elche. - Lee, K., Fetter, C. W. y McCray, J. E. (2002). Hydrogeology laboratory manual. Ed. Pearson ed., USA.

OTRAS FUENTES DE INFORMACIÓN - Mapas topográficos y fotografías aéreas. Un especialista en hidrología de campo debe de ser diestro en el uso de los mapas y ser capaz de localizar con precisión su posición en un mapa de cualquier escala. Los mapas topográficos y fotografías aéreas permiten obtener de forma fácil una primera imagen de la zona de estudio (relieve, características de la red fluvial, usos del suelo, etc.), planear los itinerarios de campo y

registrar la posición de diferentes datos de interés hidrológico (inventario de puntos de agua, infraestructuras hidráulicas, etc.). Entre las fuentes de información se pueden citar:

- http://earth.google.com/ - http://www.ign.es/ign/es/IGN/home.jsp → Instituto Geográfico Nacional - http://www.juntadeandalucia.es/obraspublicasytransportes/cimfa/ica.htm →

Instituto Cartográfico de Andalucía - http://www.juntadeandalucia.es/medioambiente/ → ortofoto de 1956 - Modelo Digital del Terreno de Andalucía. Cartografía digital. - Imágenes de satélite (LANDSAT)

- Cartografía geológica. La cartografía geológica aún no se ha completado en muchos países. Gran variedad en cuanto a escalas y detalles; muchos se publican con memoria explicativa. A menudo es posible localizar cartografía inédita en universidades con departamentos de geología.

- http://www.igme.es/internet/default.asp → Instituto Geológico y Minero de España

- http://www.usgs.gov/ → U. S. Geological Survey - http://www.bgs.ac.uk/ → British Geological Survey - http://www.brgm.fr/ → Bureau de Recherches Géologiques et Minières - Atlas Hidrogeológico de Andalucía y de las distintas provincias.

- Datos hidrológicos. - Organismos internacionales

- http://www.watermonitoringalliance.net/ → Global List of Activities - http://www.fao.org/nr/water/aquastat/main/index.stm → Water

Resources - http://www.eea.europa.eu/ → Agencia Europea del Medio Ambiente - http://water.usgs.gov/ → U. S. Geological Survey

- Organismos nacionales - http://www.aemet.es/es/nuevaweb → Agencia Estatal de Meteorología - http://hispagua.cedex.es/ → Confederaciones Hidrográficas. Datos del

Anuario de Aforos 2005-2006 - http://www.igme.es/internet/default.asp → Instituto Geológico y Minero de

España (SIAS, Sistema de Información del Agua Subterránea) - http://www.chguadalquivir.es/chg/opencms/chg-web/contenido.html →

Red ICA (calidad del agua) - http://www.juntadeandalucia.es/agenciadelagua/ → Agencia Andaluza del

Agua - http://aca-web.gencat.cat/aca/appmanager/aca/aca/ → Agencia Catalana

del Agua - Informes y publicaciones científicas. Informes de organismos públicos, universidades y empresas, publicaciones en revistas científicas, comunicaciones a congresos, etc. - Otras universidades. -Universidad de Buenos Aires: http://www.gl.fcen.uba.ar/investigacion/grupos/hidrogeologia/ - Universidad de Salamanca: http://www1.universia.net/CatalogaXXI/pub/ir.asp?IdURL=90669&IDC=10010&IDP=CL&IDI=1