Factores que impulsan el movimiento del agua subterránea: 1.- Elevación de la columna de agua en un punto Y2.- la presión de agua ejercida en cualquier punto dentro de la columna de agua.

Carga hidráulica o superficie potenciométrica: superficie a lo largo de la cual la energía potencial es constante.

La carga en cualquier punto en/ó por debajo del nivel de agua subterránea será igual a:1.- la presión del agua medida en dicho punto y,2.- la elevación del punto de medición relativo a un datum específico (ej. nivel del mar).

LEY DE BERNOULLI (Daniel Bernoulli, 1738 en Hydrodynamica):La energía total de un fluido consiste en la sumatoria de las energías asociadas con la energía potencial, la energía cinética y la energía asociada con el gradiente de presión. La energía permanece constante.

Gradiente hidráulico: Se utiliza para cuantificar los cambios espaciales en la carga, relativos a la longitud de trayectoria del flujo sobre puntos de referencia.

HENRY DARCY (1803-1858, Dijon, Francia)Sobresaliente ingeniero civil que formuló la Ley Fundamental que permite entender el fluído de los movimientos en la corteza terrestre.

LEY DE DARCYDescribe la relación entre la cantidad ó la velocidad de flujo del agua, la permeabilidad del acuífero y el gradiente hidráulico. Establece que el caudal Q que es capaz de atravesar un medio poroso permeable, es proporcional al área de paso del medio permeable A, normal al flujo y al gradiente hidráulico entre la entrada y la salida del flujo en el medio permeable, i.

Q = - K * A * i

siendo:Q: caudal de paso (m3/s)K: conductividad hidráulica (m/s) <----- dependiente de la permeabilidadA: área de paso (m2)i: gradiente hidráulico

La conductividad hidráulica (k) depende de la permeabilidad del acuífero como de las propiedades físicas del fluido (viscosidad y densidad).

Un gradiente hidráulico alto puede ser causado por un acuífero de permeabilidad baja ó un caudal alto (causado por recarga alta).

Un gradiente hidráulico bajo puede ser causado por un acuífero de alta permeabilidad ó un caudal bajo (falta de recarga).

El agua se mueve desde los niveles de energía potencial más altos a los niveles energéticos más bajos.

La velocidad de Darcy ó descarga específica a través del tubo es definida como el flujo volumétrico (Q) dividido por el área perpendicular al flujo (A)

q= Q/A

La velocidad con la que se mueve un fluido a través de un medio poroso es proporcional al gradiente de energía potencial ó carga hidráulica.

VELOCIDAD LÍNEAL (v) vs VELOCIDAD DE DARCY (q)La velocidad de Darcy no debe ser confundida con la velocidad lineal. Ambas velocidades tienen unidades de longitud/tiempo. Sin embargo, la velocidad lineal es la velocidad actual en la que las moléculas de agua viajan a través del medio poroso. En tanto, que la velocidad de Darcy es el volumen de agua que pasa a través de un área de sección transversal por unidad de tiempo.

La Ley de Darcy presenta dos límites, el superior e inferior:

A) Superior: está dado por la transición del flujo laminar al flujo turbulento.B) Inferior: tiene importancia para acuíferos de permeabilidad baja (arenas

finas, limo, arcillas). En los poros muy finos de estos materiales, las películas de agua adsorptiva en las superficies de los granos no son despreciables para el movimiento del agua libre, como lo es en los acuíferos de alta.

Hidrogeología Ambiental es la ciencia que se ocupa del estudio de las alteraciones de la calidad química del agua subterránea, causada principalmente por actividades humanas.

La Hidrogeología Urbana investiga los diferentes procesos hidrodinámicos que atraviesa el agua subterránea, como lo son la recarga, el uso, la calidad, el manejo, la preservación y las repercusiones de los acuíferos bajo las ciudades.

Evolución del proceso de urbanización en las ciudades (Dávila & De León 2011).

a) Ciudad preindustrial: Los residentes perforan pozos pocos profundos para autoabastecerse de agua. Las aguas residuales se desechan en pozos negros y tanques sépticos en cada una de las residencias.

b) Ciudad industrial: Disminución de los niveles de agua. Coincide con el desarrollo industrial y la demanda de agua. Sistemas de agua potable y alcantarillado son implementados. Importantes descensos en el nivel freático. Subsidencia del terreno. La ciudad se vuelve dependiente de fuentes distantes.

c) Ciudad postindustrial: Elevación del nivel de aguas subterráneas. Se recuperan los niveles de agua subterránea. Se pierde el suministro local de agua debido a la contaminación industrial. Abastecimiento de fuentes distantes y seguras de agua. El ascenso de las aguas subterráneas afectan las propiedades estructurales de los edificios, la capacidad de suelos de soportar carga, se produce expansión del suelo, presión hidrostática.

d) Futura ciudad bajo el cambio climático y el crecimiento poblacional: Las ciudades necesitarán proveer mucha más agua y lidiar con problemas importantes de contaminación. El agua subterránea será más vulnerable y fuertemente explotada.

CONTAMINACIÓN DEL AGUA SUBTERRÁNEA: deterioro de la calidad natural del agua subterránea debido a actividades ó acciones antrópicas que la inutilizan para el uso al que se destinaba ó podría destinarse.

Índices de contaminación: sustancias que ponen de manifiesto la existencia de contaminación bien por su presencia, concentración ó la combinación de ambas.

Transporte de solutos es el proceso de transporte de solutos disueltos en el agua subterránea.

Proceso de Difusión: Un soluto en el agua se moverá de un área de mayor concentración hacia una zona de menor concentración.

Contaminantes químicos: compuestos tóxicos, cianuros, detergentes, grasas, pesticidas, etc.

Contaminantes biológicos: Incluyen fundamentalmente las bacterias y virus, pero generalmente sus efectos disminuyen debido al poder depurador del suelo y subsuelo.

Contaminantes radioactivos: compuestos procedentes de generación de energía nuclear, minería.

Las principales actividades de origen humano que pueden afectar el medio hídrico son las urbanas, agrícolas, ganaderas ó industriales.

Residuos sólidos urbanos: Se encuentran formados generalmente por basuras domésticas, residuos de la limpieza vial, etc. Estos residuos pueden ser incinerados, reciclados ó acumulados en un vertedero. En este último caso se forma un líquido residual ó lixiviación debido a la compactación propia de los residuos y la precipitación/ infiltración.

Cómo se contamina la superficie del terreno:

- Vertido voluntario sobre el terreno

- Fugas en conductos e instalaciones superficiales

- Fugas por accidentes industriales

Cómo se contamina la zona no saturada:

- Fugas de alcantarillado industrial

- Fugas de tuberías y tanques cerrados

- Inyección de residuos en el terreno

Cómo se contamina la zona saturada:

- Pozos de inyección

Cómo se contaminan las aguas conectadas con acuíferos:

- Conexión hidráulica río-acuífero