L’aigua subterrània: els aqüífers UD 7 L’aigua subterrània: els aqüífers

Aigua al SÒL I A LES ROQUES Una fracció de l’aigua que cau per precipitació a les zones continentals s’evapora i la part que roman a terra pot lliscar per la superfície o bé infiltrar-s’hi. L’aigua infiltrada pot arribar fins a un nivell impermeable on s’acumularà formant un aqüífer. El nivell freàtic marca el límit superior d’un aqüífer, on els materials hi estan saurats.

Aigua al sòl i a les roques

Porositat i permeabilitat de les roques Porositat i permeabilitat són dues característiques de les roques que determinen la presència i la constitució dels aqüífers al subsòl. Porositat: ve donada pel % d’espais buits amb relació al volum total de la roca. porositat%‗volum espais buits/volum roca·100 Porositat connectada: % espais buits connectats

Porositat i permeabilitat de les roques Porositat efectiva: fa referència als espais accessibles als fluids lliures. Permeabilitat: capacitat d’una roca de deixar passar a través seu, aire, aigua, o altres fluids com el petroli. Porositat i permeabilitat no estan directament relacionats, ja que pot ser que una roca sigui molt porosa, però si els porus no estan connectats serà poc permeable. Hi ha roques que permeten el pas de l’aigua però a velocitats tan lentes que es consideren impermeables.

Aqüífers lliures i captius Superfície de recàrrega d’un aqüífer: àrea de terreny per on s’infiltra l’aigua. Aqüífer lliure: si està en contacte directe amb l’atmosfera a través dels espais buits del terreny fins la superfície. Aqüífer captiu o confinat: està separat de l’atmosfera per nivells poc permeables situats per damunt.

Aqüífers lliures i confinats

Aqüífers lliures i confinats Els aqüífers lliures, com l’aigua està amb contacte amb l’atmosfera, estan sotmesos a la pressió atmosfèrica, i per tant, generalment l’aigua s’ha de bombejar per poder extreure-la. En canvi, en els confinats, com l’aigua pot estar sotmesa a una pressió molt superior a l’atmosfèrica, al fer un pou l’aigua pujarà fins que s’igualin la pressió hidrostàtica i la pressió atmosfèrica. Aquest punt s’anomena nivell piezomètric. Fins i tot pot arribar a brollar a la superfície: pous artesians.

Aqüífers lliures i confinats Els medis granulars: sorres, graves, conglomerats i gresos poc cimentats, tenen millors condicions per a emmagatzemar i transmetre aigua i s’hi solen trobar aqüífers amb abundància d’aigua. Els medis fissurats amb roques d’origen sedimentari, metamòrfic o magmàtic amb abundants diàclasis, permeten la infiltració d’aigua i també poden esdevenir aqüífers. Un cas especial es dóna a les zones amb abundància de calcàries i guixos sotmesos a la dissolució dels carbonats que poden esdevenir aqüífers càrstics.

Aqüífers lliures i confinats Roques Aigua continguda en 1m3 (depèn de la porositat) Aigua drenable en 1m3 (depèn de la permeabilitat) Sorres i graves 200-400l 150-250l Sorres fines 300-350l 100-150l Gresos 50-250l 20-150l Calcaries fissurades 100-10l 10-50l Argiles 400-500l Esquists 10-100l 1-20l Granits fissurats 1-50l

Aqüífers lliures i confinats És igual d’important que continguin aigua com que aquest aigua la puguin drenar. Exemples de roques: Calcària: té molta porositat per la carstificació. Si forma aqüífers. Argil·lita: té els porus massa petits. No pot formar aqüífers. Marga: té poca porositat. No pot formar aqüífers. Gres (sorres cimentades): molta porositat i permeable. Si pot formar aqüífers. Granit: fissures per carstificació. Si pot formar aqüífers.

Flux d’aigües subterrànies Tot i que poden tenir un període de renovació molt gran, les aigües subterrànies són rarament immòbils. Quan l’aigua circula pel subsòl a causa de la gravetat i la pressió a que està sotmesa es produeix un flux hidràulic subterrani en els aqüífers. A vegades es produeix un escolament si l’aigua subterrània que brolla retorna a la superfície i s’incorpora als corrents superficials.

Flux d’aigües subterrànies En èpoques de sequera, alguns rius mantenen el seu cabal sense gaires variacions gràcies als fluxos subterranis dels aqüífers. Les prospeccions de les aigües subterrànies permeten representar una topografia en la que s’utilitzen les ISOPIEZES: corbes que uneixen punts amb les mateixes cotes de nivell freàtic. Amb aquestes corbes s’elaboren piezometries, mapes de superfície que indiquen els canvis de profunditat de la zona saturada d’aigua.

Flux d’aigües subterrànies Les línies de flux de les aigües subterrànies van des de cotes altes a les baixes, i determinen la direcció del flux hidràulic subterrani.

Acció geològica de l’aigua subterrània Els ESFONDRAMENTS són fenòmens freqüents en alguns terrenys com a conseqüència de la dinàmica de les aigües subterrànies que actuen dissolent les capes solubles del subsòl. Aquesta situació es produeix sobretot en roques evaporites (guixos i sal) i sobretot roques carbonatades formades per CaCO3. L’aigua que s’infiltra per massissos calcaris i que hi circula dóna lloc a una morfologia que coneixem amb el nom de CARST i que origina un paisatge molt característic.

Acció geològica de l’aigua subterrània La carstificació és la dissolució de les roques carbonatades per aigües lleugerament àcides perquè contenen CO2. H2O + CO2 HCO3- + H+ CaCO3 +argiles + HCO3- + H+ Ca(CO3H)2+ restes d’argiles Aquesta última reacció és reversible i depèn de la concentració de CO2 i de la temperatura. Si augmenta la [CO2] es dissol més el CaCO3, mentre que si disminueix es produeix la precipitació d’aquest.

Explotació dels aqüífers Normalment l’aigua subterrània te més qualitat que la superficial i necessita menys tractaments fisicoquímics per ser apta pel consum. Per detectar i avaluar els aqüífers cal fer prospeccions al subsòl. Sovint es fan sondatges directes, però quan no és possible se’n fan d’indirectes, com la prospecció elèctrica, que consisteix en mesurar la resistivitat (inversa de la conductivitat elèctrica de les roques).

Explotació dels aqüífers La conductivitat augmenta quan les roques estan saturades d’aigua, i quan aquesta aigua té més contingut en sals. El tipus d'extracció més freqüent són els pous. En l’excavació d’un pou cal perforar el terreny. Si es tracta d’un aqüífer captiu, el nivell piezomètric pot estar per sobre de la superfície i per tant l’aigua brolla espontàniament al perforar: POU ARTESIÀ. Sino caldrà un sistema de bombatge.

Sobreexplotació d’aqüífers El ritme d’extracció d’un aqüífer mai hauria de ser superior al de la seva recàrrega. S’ha de procurar no esgotar l’aigua d’un aqüífer, ja que la recàrrega pot ser lenta i depèn molt del règim de precipitacions, de les característiques del terreny i de la permeabilitat i porositat de les roques. L’aigua dels aqüífers es considera de propietat pública i és il·legal l’explotació privada d’un aqüífer (Llei d’aigües de 1985).

Sobreexplotació d’aqüífers La sobreexplotació dels aqüífers pot produir impactes importants: Descens del nivell freàtic: quan les extraccions superen la recàrrega natural, el nivell freàtic experimenta un descens progressiu. Subsidències i esfondraments: associats al descens del nivell freàtic. Hi ha una baixada de la pressió hidrostàtica, la qual cosa pot provocar la desestabilització d’edificis que tinguin els fonaments en determinats substrats geològics.

Sobreexplotació d’aqüífers Dessecació de manantials i aiguamolls