Aguas-superficiales y Subterraneas

U i id d N i l A t d M iUniversidad Nacional Autnoma de Mxico Facultad de Ingeniera

TEMA 4

AGUAS SUPERFICIALES Y AGUAS SUPERFICIALES Y SUBTERRNEAS

M.I. Hugo Sergio Haas Mora

Objetivo:Que el alumno conozca la importancia de la presenciad l fi i l bt ldel agua superficial y subterrnea, as como lasventajas y desventajas que pueda ocasionar elcomportamiento de los suelos y de las rocas.comportamiento de los suelos y de las rocas.

Procesos Geolgicos

Contenido

El ciclo hidrolgicoAguas superficialesAguas superficialesAguas subterrneas

Procesos Geolgicos Aguas superficiales y subterrneas

CICLO HIDROLGICOCICLO HIDROLGICO

El ciclo Hidrolgico es el proceso de circulacin del agua entrelos distintos compartimentos de la hidrosfera. Se trata de un ciclobiogeoqumico en el que hay una intervencin mnima debiogeoqumico en el que hay una intervencin mnima dereacciones qumicas, y el agua solamente se traslada de unoslugares a otros o cambia de estado fsico.


Aguas superficialesAguas superficiales

En general stas proceden directamente de lasEn general, stas proceden directamente de lasprecipitaciones que caen desde las nubes o de los depsitosque estas forman.


AGUAS SUPERFICIALES


El agua puede fluir de dos maneras:1. Como flujo laminar: donde las partculas de agua se mueven en

trayectorias rectas y paralelas al cauce.2. Como flujo turbulento: cuando el agua se mueve de una manera

confusa y errtica, se caracteriza por la presencia de remolinos.

Los factores que determinan la velocidad de una corriente son:Los factores que determinan la velocidad de una corriente son:1. El gradiente: la pendiente de su cauce.2. La seccin transversal del cauce: es la que influye en la cantidad de

agua en contacto con l y la superficie del fondo del cauce; esto afectag y p ;la friccin por arrastre.

3. El caudal de la corriente: es la cantidad de agua que pasa por un puntodado por unidad de tiempo y que normalmente se mide en m3/s.

Lo ms frecuente es que el gradiente y la irregularidad de la corrientedisminuyan pendiente abajo, mientras que la anchura, la profundidad,el caudal y la velocidad aumentan.


Los valles fluviales

Aunque existen muchas graduaciones, los dos tipos generales de vallesfluviales son: (1) los valles estrechos en forma de V y (2) los vallesfluviales son: (1) los valles estrechos en forma de V, y (2) los vallesanchos con fondos planos.

Dado que la actividad dominante es la erosin descendente hacia el nivelbase, los valles estrechos a menudo contienen cataratas y rpidos, quesuelen producirse cuando el perfil de la corriente experimenta una cadarpida, situacin generada por lo general por variaciones en la facilidadde erosin del lecho de roca donde se est excavando el cauce.

Cuando una corriente ha erosionado su cauce ms cerca del nivel base,Cua do u a co e te a e os o ado su cauce s ce ca de e base,su energa se dirige de un lado a otro y la erosin da lugar a una llanurade inundacin. Despus que un ro se ha ajustado a un descenso relativodel nivel base mediante erosin vertical, puede producir de nuevo unallanura de inundacin a un nivel por debajo de la anterior, formandop j ,terrazas sucesivas.

Las corrientes que fluyen sobre las llanuras de inundacin formanmeandros que pueden provocar segmentos ms cortos del cauce,denominados estrangulamientos o meandros abandonados que sedenominados estrangulamientos o meandros abandonados, que sellaman lagos de media luna.


Redes de escurrimiento

Analizar el comportamiento de presas de materialesgraduados.

Analizar el comportamiento de excavaciones para cimentaredificios por debajo del nivel fretico.

Posible presencia de zonas erosionadas producidas por elPosible presencia de zonas erosionadas producidas por elarrastre de las partculas slidas del suelo.

Efecto de la filtracin respecto a la estabilidad general de laestructura en estudioestructura en estudio.


La cantidad de agua que corre por la superficie, encomparacin con la que penetra en el suelo, esfuncin de la capacidad de infiltracin de ste la cualfuncin de la capacidad de infiltracin de ste, la cualdepende de:

1. La intensidad y duracin de la precipitacin,1. La intensidad y duracin de la precipitacin,2. El estado de humedad previo del suelo,3. La textura del suelo,4 La pendiente del terreno y4. La pendiente del terreno, y5. La naturaleza de la cubierta vegetal. Despus de fluir como una lmina delgada y no

confinada durante una corta distancia, se empiezan aconfinada durante una corta distancia, se empiezan aformar diminutos cauces, que transportan el agua auna corriente, desde el arroyuelo ms pequeo hastael ro ms grande, para alcanzar finalmente el mar ocualquier otro depsito de aguacualquier otro depsito de agua.


--PERMEPERMEMETRO DE CARGA METRO DE CARGA CONSTANTECONSTANTE

DETERMINACIN DE PERMEABILIDAD

DIRECTOSDIRECTOS

CONSTANTECONSTANTE--PERMEPERMEMETRO DE CARGA METRO DE CARGA VARIABLEVARIABLE--PRUEBAS DIRECTAS EN EL PRUEBAS DIRECTAS EN EL

MTODOSMTODOSLUGARLUGAR

--A PARTIR DE LA CURVAA PARTIR DE LA CURVA

INDIRECTOSINDIRECTOS

--A PARTIR DE LA CURVA A PARTIR DE LA CURVA GRANULOMGRANULOMTRICATRICA--PRUEBA DE PRUEBA DE CONSOLIDACINCONSOLIDACIN--PRUEBA TRIAXIAL PRUEBA TRIAXIAL DRENADADRENADA--PRUEBA DE CAPILARIDAD PRUEBA DE CAPILARIDAD HORIZONTALHORIZONTAL

FLUJO DE AGUA EN SUELOS


FLUJO DE AGUA EN SUELOSHIPTESIS DE TRABAJO

Medio totalmente saturado Granos y partculas incompresibles Medio homogneo No hay cambio en la relacin de vacos


SOLUCIN DE CASAGRANDE


REDES DE ESCURRIMIENTO

El i i t d fi l i d l El escurrimiento se define como el agua que proviene de la precipitacin que circula sobre o bajo la superficie terrestre y que llega a una corriente para que finalmente sea drenada hasta la salida de la cuenca.


Analizar el comportamiento de presas de materiales graduadosgraduados.

Analizar el comportamiento de excavaciones para cimentar difi i d b j d l i l f tiedificios por debajo del nivel fretico.

Posible presencia de zonas erosionadas producidas por el p p parrastre de las partculas slidas del suelo.

Efecto de la filtracin respecto a la estabilidad general de la Efecto de la filtracin respecto a la estabilidad general de la estructura en estudio.


Escurrimiento subsuperficial p

Se debe a la precipitacin infiltrada en la superficie del suelo, pero que se mueve lateralmente sobre el horizonte superior del pero que se mueve lateralmente sobre el horizonte superior del mismo. Esto podra ocurrir cuando existe un estrato impermeable paralelo a la superficie del suelo; su efecto puede ser inmediato o retardado, dependiendo de las caractersticas del suelo.

A bt


Aguas subterrneas

El agua subterrnea representa el mximo depsito de aguadulce asequible al ser humano.La mayor parte del ambiente subsuperficial no es slido, sinoque consta de diminutos poros y fracturas en donde se rene yq p y ymueve el agua subterrnea. Es decir, sta no proviene de rosbajo la tierra, por lo general.El agua subterrnea es importante tambin como agenteEl agua subterrnea es importante tambin como agenteerosivo; su accin disolvente va minando lentamente las rocassolubles como las calizas, permitiendo la formacin de

f depresiones superficiales denominadas dolinas, as como lacreacin de cavernas en el subsuelo.


Gran parte del agua superficial esp g palimentada por las aguas que circulan en elsubsuelo, que la mantiene en pocas desequasequa.El agua subterrnea es almacenada en losespacios abiertos de las rocas y el materiali lid d l b lsin consolidar del subsuelo.

La fuente principal del agua subterrnea esla precipitacin, que se infiltra por el terrenoy se mueve por el suelo y los poros de lasrocasrocas.


Los factores que influyen en que el agua se infiltre,b l fi i d d d lcorra sobre la superficie o se evapore dependen de la

pendiente, la naturaleza del material, la intensidad dela lluvia y el tipo y cantidad de vegetacin.y p y gAlgo del agua que se infiltra se evapora y otra esutilizada por las plantas.El agua que no es retenida en esta faja se infiltra yEl agua que no es retenida en esta faja se infiltra yllena completamente los espacios porosos delsubsuelo constituyendo la zona de saturacin, cuyol it i l i l f ti P ilmite superior es el nivel fretico. Por encima seencuentra la zona de aireacin, donde suelos,sedimentos y rocas no estn saturados, sino llenosy ,sobre todo de aire.


El nivel fretico es importante para predecir la productividad de lospozos y explicar los cambios de flujo de las corrientes, manantialesy las fluctuaciones del nivel de los lagos Su elevacin puedey las fluctuaciones del nivel de los lagos. Su elevacin puedeestudiarse y cartografiarse cuando se cuenta con pozosnumerosos.El nivel fretico tiene una forma que suaviza el relieve superficial,El nivel fretico tiene una forma que suaviza el relieve superficial,alcanzando sus mayores elevaciones debajo de los cerros,coincidiendo con el nivel de los pantanos y estando por encima delos lagos.En pocas de sequa el nivel fretico puede descender lo suficientepara secar pozos y manantiales poco profundos.En regiones hmedas las aguas superficiales se abastecen de

d d l d iaguas procedentes de la zona de saturacin.En las zonas desrticas, el agua subterrnea no puede contribuir,por lo general, al flujo de la corriente. En este caso es la zona desaturacin la que se abastece de las corrientes superficiales quesaturacin la que se abastece de las corrientes superficiales, quese denominan corrientes influentes.


Un problema comn de contaminacin del agua subterrneason las aguas fecales.gSi las aguas residuales contaminadas con bacterias entran alsistema de aguas subterrneas pueden purificarse medianteprocesos naturales, destruyndolas por oxidacin oasimilndolas otros microorganismos; este es el caso deacuferos en arenas o areniscas permeables. Sin embargo,acuferos extremadamente permeables, como rocas cristalinas

f t d li ti timuy fracturadas, grava gruesa o calizas crsticas, tienenaberturas tan grandes que el agua contaminada puede viajargrandes distancias sin ser purificada.Otras fuentes de contaminacin son la sal de carreteras losOtras fuentes de contaminacin son la sal de carreteras, losfertilizantes, los pesticidas y las reas con mineralesvenenosos, como el arsnico.


Las fuentes termales o geiser son cuando el aguasubterrnea circula a grandes profundidades se calientasubterrnea circula a grandes profundidades se calientay al ascender puede surgir como fuentes termales.El agua de una fuente termal est entre 6 y 9C mscaliente que la temperatura media anual del airecaliente que la temperatura media anual del aire.Los giseres son fuentes termales intermitentes en lascuales las columnas de agua son expulsadas con granfuerza a diversos intervalos alcanzando a menudo 30 afuerza a diversos intervalos, alcanzando a menudo 30 a60m en el aire. Aparecen cuando el agua subterrnea secalienta en cmaras subterrneas , se expande y parte

d id h i d b t lpasa de manera rpida a vapor, haciendo que brote elgiser.La fuente de calor para la mayora de las fuentest l l i l li ttermales y los giseres es la roca gnea caliente.


La Grutas , cavernas y cuevas son el resultado aculares deltrabajo erosivo del agua subterrnea. Sus dimensiones varan depequeas a tan grandes.L d l l i l f tiLa mayora de las cavernas se crean en el nivel fretico oinmediatamente debajo de l, en la zona de saturacin, cuando elagua subterrnea cida sigue las lneas de debilidad de la roca,como fracturas y planos de estratificacincomo fracturas y planos de estratificacin.A medida que las corrientes superficiales profundizan sus valles,el nivel fretico disminuye; por tanto disminuyen los niveles delagua subterrnea y los conductos de las grutas son abandonados.agua subterrnea y los conductos de las grutas son abandonados.De este modo se produce un desarrollo de grutas en variosniveles.Las diversas rocas de precipitacin por goteo encontradas en lasp p p gcavernas se denominan colectivamente espeleotemas, de loscuales las estalactitas son carmbanos que cuelgan del techo,mientras que las estalagmitas se forman en el suelo y se acumulanen sentido ascendente.


Otras fuentes son el agua que se filtra de lagosy corrientes, las presas de recarga y lossistemas de tratamiento de aguas residualessistemas de tratamiento de aguas residuales.


El escurrimiento subterrneo puede descargar en la superficie del terreno dando lugar a escurrimiento superficial y entonces incorporarse al cauce de un ro.incorporarse al cauce de un ro.

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