GEOLOGIA Y MINAS

HIDROGEOLOGÍA

ING: YAN JUMBO

POR: DIEGO GUAMÁN GRANDA

FECHA: 01/04/2013

CRONOLOGIA DE LA HIDROGEOLOGIA

HIDROGEOLOGIA

En 1802, el francés Lemarck utilizo el vocablo Hidrogeología para definir al conjunto de fenómenos erosivos producidos por el agua (erosión, transporte y sedimentación). En 1880, el inglés Lucas, utilizo el termino Hidrogeología pera referirse al estudio geológico en la investigación de aguas subterráneas; sin embargo, esta definición no fue aceptado por los científicos de la época. En 1939, Meizner propone a la Asociación Internacional de Hidrología el termino Geohidrología para definir a la parte de la Hidrología que trata de las aguas subterráneas.

“La Hidrogeología es la rama de la Hidrología que trae del agua subterránea, su yacimiento y movimientos, su enriquecimiento y empobrecimiento; de las propiedades de las rocas que controlan sus movimientos y almacenamiento, así como los métodos de su investigación, utilización y conservación,”

Historia de la Hidrogeología

Cuando el hombre deja la vida nómada para hacerse sedentario, surge una nueva sociedad dedicada a la agricultura y ganadería, consecuentemente, esto trae consigo la necesidad de disponer de una fuente de abastecimiento de agua. El hombre empieza a buscar soluciones a este naciente problema como resultado de sus investigaciones florece el arte de construir pozos y galerías de captación de este vital elemento. La biblia y hace referencia a los pozos de agua que abastecían a los pueblos.

A pesar de la poca información sobre la utilización del agua subterránea por las civilizaciones antiguas, se tiene conocimiento que hace más de dos mil años, se construyeron largas galerías de infiltración que drenaban las aguas de los conos aluviales de deyección y de las rocas sedimentarias blandas.

Estas galerías de infiltración se denominaban Kanats, y fueron muy difundidas en los pueblos del Oriente Medio, Irán, Egipto, Afganistán, en donde se las utilizaba para la irrigación y con fines domésticos.

En nuestro país se tiene conocimiento sobre las técnicas de Quitus, quienes para solucionar los estragos de la sequía, construyeron pozos de poca profundidad y galerías de infiltración. Gran parte de estas obras fueron destruidas por terremotos y por los indígenas a la llegada de los españoles.

De lo expuesto anteriormente, podemos concluir que la Hidrogeología es una ciencia casi tan antigua como el hombre, que se ha ido desarrollando paralelamente al avance de la tecnología y a los requerimientos de la humanidad.

Evolución de la Hidrogeología

Los griegos fueron los primeros en elucubrar sobre el origen de las aguas subterráneas, sustentados en leyes filosóficas carentes de la base científica: sin embargo, gracias al prestigio en otras ramas del saber, sus errados conceptos fueron aceptados por mucho tiempo. Aristóteles, discípulo de Platón, consideraba a la tierra como una gran esponja y que el agua procedía de la condensación del aire que llenaba los espacios vacíos.

En Roma, Viturbio, explica el afloramiento del agua subterránea como infiltración de la lluvia; sus conceptos no fueron tomados en cuenta por los científicos de la época.

En el siglo XII, los conceptos anteriores no sufrieron modificaciones; sin embargo se perfeccionaban las técnicas de perforación de pozos, especialmente en Francia, Inglaterra y Holanda.

En el siglo XVII, se inicia la experimentación para definir la relación existente entre la precipitación y el caudal de las fuentes, dándose inicio a la evaluación del balance hídrico e introduciendo el concepto de infiltración.

En el siglo XVIII, a pesar del avance de las ciencias físicas, no se tenía claro el concepto de Hidrogeología y la relación con las aguas superficiales con las subterráneas. El Astrónomo Kepler, suponía que la tierra se asemejaba a un gigantesca animal que digería el agua del mar y como resultado de un complejo metabolismo producía el agua dulce que salía a la superficie en forma de manantiales.

El desarrollo de la Hidrogeología, a lo largo de los últimos 150 años es notable; los geólogos fueron los primeros en estudiar la relación entre la Geología y le agua del suelo; con el apoyo de los hidrólogos, se aplicó los conceptos de las leyes de la física para deducir el flujo del agua en medios porosos.

Los sucesivos avances en el campo de la Hidrología y de la mecánica de fluidos y su aplicación Hidrogeológica, permitió el desarrollo de nuevas técnicas y la utilización de modelos analógicos o matemáticos como herramientas importantes para conocer el comportamiento de los acuíferos.

Bibliografía:

Tomado de: http://es.wikipedia.org/wiki/Hidrogeolog%C3%ADa INAMHI- Introducción a la Hidrogeología del Ecuador; Napoleón Burbano,

Simón Becerra y Efrén Pasquel.

GEOLOGIA Y MINAS

HIDROGEOLOGÍA

ING: YAN JUMBO

POR: DIEGO GUAMÁN GRANDA

FECHA: 01/04/2013

ESTUDIO DE PROSPECCIÓN GEOFÍSICA Y LEVANTAMIENTO HIDROGEOLÓGICO EN EL CANTÓN

ZAPOTILLO - PROVINCIA DE LOJA.

1. ANTECEDENTES

El cantón Zapotillo fue declarado en emergencia, por la sequía que en el primer trimestre del año 2011 se hizo presente, afectando a la zona fronteriza del sur del país.La falta de lluvia causó grandes pérdidas económicas para los agricultores y ganaderos; el agudo déficit hídrico afectó Además a los maiceros y capricultores, del cantón Zapotillo. Ante esta situación las autoridades locales solicitaron el apoyo inmediato del Gobierno para que tome medidas tendientes a paliar en parte el problema.

2. OBJETIVO

Definir las características hidrogeológicas de la zona, fundamentados en el reconocimiento geológico, levantamiento hidrogeológico y prospección geofísica por el método de resistividad eléctrica.

Determinar la existencia de agua subterránea, dirigida al suministro de agua para irrigación y consumo humano, en sitios deficitarios y considerados prioritarios en el Cantón Zapotillo. Definir zonas con potencial hidrogeológico, y los sitios probables para la perforación de pozos.

3. CARACTERÍSTICAS GENERALES

Ubicación del Área de EstudioEl área de estudio se encuentra ubicada en el cantón Zapotillo, mismo que se ubica a240 km aproximadamente hacia el sur occidente de la provincia de Loja, limita al norte, sur y oeste con el Perú, al este con los cantones: Macará, Celica, Pindal y Puyango. El cantón Zapotillo tiene una superficie aproximada de 1238 Km2, su altitud promedio es de 325 msnm.

Clima.El clima del Cantón Zapotillo presenta características propias de las zonas ubicadas en el sector de transición entre la zona interandina y la región costa, por lo tanto se encuentra

sujeta a la influencia climática del Océano Pacífico, y a la intervención de varios factores entre los que se destaca la presencia de la orografía, la contra corriente cálida ecuatorial y la oscilación de la zona de convergencia intertropical.El clima del cantón, está condicionado fundamentalmente por el abrupto y caótico relieve conformado por un sistema montañoso que desciende de este a oeste, como los cerros de Mangahurco y la cordillera denominada Cabeza de Toro.El análisis de las series de temperatura y precipitación de las diferentes estaciones climatológicas permite una caracterización del clima de la cuenca.

Régimen Pluviométrico

En el Mapa de isoyetas anuales, y Cuadro 1 se puede apreciar mejor la distribución temporal y espacial de la lluvia en el cantón.

Régimen Térmico

Desde el punto de vista de la distribución de la temperatura, el cantón Zapotillo es una región con predominancia de climas tropical a subtropical, de acuerdo con la clasificación de pisos térmicos adaptada por Cañadas (1983).La variación de la temperatura durante el año no es muy significativa y presenta una moderada variación, como se indica en el Mapa de isotermas y Cuadro 2 de temperaturas medias mensuales.

Balance Hídrico

Al balance hídrico se lo define, como la relación existente entre las ganancias y pérdidas de agua en el suelo; las ganancias están representadas principalmente por la precipitación, y las pérdidas por el proceso de evapotranspiración.El balance hídrico basado en la metodología de Thornthwaite permite determinar y cuantificar los excesos y/o déficit de humedad, identificar los períodos con excesos y/o déficit hídrico mensuales. En los cuadros adjuntos, se presenta el cálculo del Balance Hídrico basado en la metodología de Thornthwaite.

Principales Rasgos Geomorfológicos:

El área comprende la parte sur occidental del sistema montañoso austral del Ecuador, contiguo a la frontera con el Perú. El terreno es accidentado, con elevaciones que varían de 200 a más de 2000 msnm. Los drenajes principales conforman el río Alamor y el Chira, mismos que aportan a la cuenca binacional Catamayo - Chira y desaguan en el Océano Pacífico. Se caracteriza por presentar una configuración montañosa moderadamente empinada a escarpada y colinas moderadamente empinadas, conformada casi exclusivamente por rocas de edad Cretácica, destacando las sedimentarias del Grupo Alamor y específicamente la Formación Zapotillo.

4. SINOPSIS GEOLÓGICA:

Producto del tectonismo, a que ha sido expuesta la cuenca, su territorio ha sido afectado, la mayoría de rocas que afloran en la parte superior (faja cordillerana) se encuentran de fracturadas a fragmentadas, dependiendo de la composición litológica de las mismas.El vulcanismo Cretácico intenso está afectado por plegamientos, cuyos ejes principales muestran una orientación predominante NE-SO.

Estratigrafía

Depósitos Aluviales Recientes – Holoceno

Como producto del arrastre de materiales del río Alamor y quebradas como la Cazaderos, tanto en el cauce principal como en las riberas, se han depositado materiales aluviales recientes y aquellos que se encuentran actualmente en formación.Litológicamente están conformados de bloques rodados, guijarros, gravas y arenas en matriz arcillosa en unos casos y arcillo-arenosa en otros, según el tipo de formación que los originó.

Formación Zapotillo (KZp) – Cretáceo

Se encuentra litológicamente constituida por grauvacas, areniscas, lutitas y conglomerados locales, todos estratificados y consolidados. Estos se caracterizan por estar muy fracturados y las fracturas rellenas de materiales arenáceos. La Formación Zapotillo representa aproximadamente el 90% del área total del cantón.

Formación Celica (Kc) – Cretáceo

Las rocas que se encuentran constituyendo esta formación geológica en estos sectores son masivas, constituidas de lavas andesíticas, porfiríticas, de color verde distintivo de esta formación. Además de las lavas antes mencionadas, forman parte de esta formación: lavas riolíticas con fenocristales de cuarzo, que se encuentran dentro de las lavas basálticas, sedimentos y tobas. Las lavas se encuentran fracturadas, como puede apreciarse en los cortes de las carreteras y caminos que atraviesan el sector.

5. HIDROGEOLOGÍA

Introducción

El agua subterránea es una parte integral del ciclo del agua, como se ilustra en la figura. El ciclo empieza con la precipitación sobre la superficie de la tierra. Los escurrimientos de la lluvia van directamente a los lagos y arroyos. Parte del agua que se filtra en la tierra es usada por las plantas para la transpiración. El agua restante, llamada “agua de recarga”, es llevada a través del suelo a la zona saturada, donde el agua llena todos los espacios entre las partículas del suelo y las rocas.

Lo más alto de la zona saturada es la capa o manto freático, si la geología local no es complicada, corresponde al nivel al cual el agua se mantiene en un pozo. El agua se mueve dentro de la zona saturada desde áreas donde la capa de agua es alta hacia áreas más bajas, el agua subterránea alimenta a lagos, arroyos y océanos, transformándose en agua superficial, cuando esta agua se evapora a la atmósfera, se condensa y se produce la precipitación, completando de esta forma el ciclo del agua.

Caracterización Hidrogeológica

Para comprender objetivamente los fenómenos hidrogeológicos que priman en la zona de estudio, es necesario conocer y definir los factores que determinan la presencia o ausencia de agua en el subsuelo.La geomorfología del terreno, las características litoestructurales de las formaciones aflorantes en la zona de estudio, así como las condiciones climáticas imperantes, y el grado de incidencia de los diferentes parámetros meteorológicos que conforman el ciclo

hidrológico, son los factores fundamentales que interactúan para permitir la infiltración, circulación y acumulación del agua en los estratos del subsuelo.El objetivo fundamental de realizar la caracterización hidrogeológica, es poner de relieve los aspectos más significativos que permitan definir objetivamente la incidencia de la geología en la presencia de probables acuíferos.

Levantamiento Hidrogeológico

Los datos adquiridos en el reconocimiento general de la zona, y el levantamiento hidrogeológico, permiten conocer las características hidrogeológicas de una determinada zona.

Prospección Geofísica

Los métodos de prospección geofísica, se caracterizan por el estudio de las variaciones en el espacio de un parámetro físico de las rocas o los suelos, el método que con más frecuencia se utiliza en los estudios hidrogeológicos es la prospección eléctrica o de resistividades. El método de prospección eléctrica estudia las variaciones del campo eléctrico cuando se hace pasar una corriente eléctrica en el suelo.

Sondajes Eléctricos Verticales

Correlación de Sondajes Eléctricos Verticales

La localización de los Sondajes Eléctricos Verticales (SEV) realizados en los diferentes sectores investigados se indican en el siguiente cuadro.

6. CARACTERIZACIÓN HIDROGEOLÓGICA

Unidades litológicas permeables por porosidad intergranular.

Depósitos Aluviales Recientes – Holoceno.

Litológicamente están conformados de bloques rodados, guijarros, gravas y arenas en matriz arcillosa en unos casos y arcillo-arenosa en otros, según el tipo de formación que los originó, con buena calidad química del agua.Acuíferos asociados con rocas clásticas no consolidadas de edad cuaternaria, de poca extensión y potencia, con permeabilidad heterogénea, variable generalmente media, dependiendo del tipo de matriz de que están formados.Estos depósitos se encuentran distribuidos localmente en esta subcuenca y, están relacionados con los paleocauces y cauce actual del río Alamor y quebrada Cazaderos.

Unidades litológicas permeables por fisuración.

Formación Zapotillo (KZp) – Cretáceo

Los acuíferos asociados a esta formación son de carácter restringido y de permeabilidad baja a muy baja. En los sectores de Totumos y Paletillas se han realizado dos perforaciones, de 72,0 m. y 58,0 m. de profundidad, respectivamente, habiéndose obtenido

caudales de explotación del orden de 0,5 l/s en cada pozo. Los acuíferos asociados a esta formación son de carácter restringido, de locales a discontinuos y de permeabilidad muy baja. Evidenciándose por la presencia de vertientes de bajo caudal que son utilizadas por los moradores como fuente de abastecimiento hídrico. Es probable encontrar la presencia de agua de tipo dura por la presencia de capas calcáreas.

Formación Célica (Kc) – Cretáceo.

Las rocas que se encuentran constituyendo esta formación son principalmente lavas andesíticas, porfiríticas, masivas, fracturadas. Los acuíferos asociados a esta formación son de carácter restringido y de permeabilidad baja a muy baja.

Zonas de recarga y descarga.

Por las observaciones realizadas en el campo, de la interpretación y reconocimiento hidrogeológico se puede concluir que en el área estudiada, la recarga se produce por la infiltración de las aguas meteóricas, que ocurren en las partes altas especialmente en los sectores de la Leonera, y Cabeza de Toro.La descarga es generalmente en forma natural, con el afloramiento de vertientes de caudal bajo, o en otros casos por pozos someros excavados en los aluviales o por medio de pozos profundos, que actualmente sirven como fuente de abastecimiento de diferentes poblados.

7. CONCLUSIONES

Hidrogeológicamente en el Cantón Zapotillo, se encuentran acuíferos asociados con rocas clásticas no consolidadas de edad cuaternaria, de poca extensión y potencia, con permeabilidad heterogénea, variable generalmente media, dependiendo del tipo de matriz de que están formados.

Estos depósitos se encuentran distribuidos localmente en esta subcuenca y, están relacionados con los paleocauces y cauce actual del río Alamor y quebrada Cazaderos. En donde es posible explotar el recurso subterráneo por medio de pozos someros de gran diámetro.

Los acuíferos asociados a Unidades litológicas permeables por fisuración (Formación Zapotillo), son de carácter restringido y de permeabilidad baja a muy baja. Evidenciándose por la presencia de vertientes de bajo caudal que son utilizadas por los moradores como fuente de abastecimiento.

BIBLIOGRAFÍA:

Tomado de: http://www.inamhi.gob.ec/index.php/agua/estudios-hidrogeologicos/121-informe-final-canton-zapotillo

INAMHI (Instituto Nacional de Meteorología e Hidrología): Este estudio fue realizado por el personal del Grupo de Aguas Subterráneas de la Unidad de Estudios e Investigaciones Hidrológicas de la Dirección de Gestión de Hidrología del INAMHI, conformado por Napoleón Burbano O. (coordinador), Simón Becerra P., Efrén Pasquel S., Lester Pérez L. y el Grupo de Geofísica del Gobierno Provincial de Loja coordinado por la Ingeniera Julia Jimbo J._2011, INAMHI; Iñaquito N36-14 y Corea.