Capítulo 1: Introducción

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Introducción

Traducido por: Flavia Pelizardi (Argentina), Antonio Barroso (Bolivia), Sandra Richard (Francia)

1.1 El agua subterránea, la tierra y el hombre

Este libro aborda diferentes aspectos del agua subterránea. En sus páginas se analizan los ambientes geológicos que controlan la existencia del agua subterránea, se definen las leyes físicas que describen el flujo y la evolución química de las mismas. Se considera además la influencia del hombre sobre los regímenes naturales del agua subterránea, así como la influencia de estos en la actividad humana.

El término agua subterránea generalmente hace referencia al agua subsuperficial que se encuentra por debajo del nivel freático en suelos y formaciones geológicas completamente saturadas. Utilizaremos esta definición clásica, pero reconociendo que el estudio del agua subterránea se basa en la comprensión del agua subsuperficial en un sentido más amplio. Nuestro enfoque es compatible con los conceptos clásicos de flujo subterráneo, saturado y poco profundo, pero también incluye el régimen no saturado de humedad de suelo cercano a la superficie y su papel en el ciclo hidrológico, así como los regímenes saturados profundos y su influencia en los procesos geológicos.

Consideramos el estudio del agua subterránea como una rama interdisciplinaria por naturaleza. En este texto existe una intención consiente de integrar química y física, geología e hidrología, y ciencia e ingeniería en un grado mayor al realizado en el pasado. El estudio del agua subterránea es relevante para geólogos, hidrogeólogos, edafólogos, ingenieros agrónomos, ingenieros forestales, geógrafos, ecólogos, ingenieros geotécnicos, ingenieros de minas, ingenieros sanitarios, analistas de reservas de petróleo y seguramente otros. Esperamos que nuestro tratamiento, aunque introductorio, se encuentre a tono con estas amplias necesidades interdisciplinarias.

Si este libro hubiera sido escrito hace diez años, hubiera tratado casi completamente con el agua subterránea como un recurso. Los requerimientos de la época hubieran determinado ese enfoque, y los libros escritos en ese periodo reflejan tales necesidades. Enfatizan el desarrollo de pozos de abastecimiento de agua y el cálculo de almacenamiento de los acuíferos. Los problemas del agua subterránea que subyacen bajo este enfoque son los relacionados con el almacenamiento. Los aspectos relacionados con el suministro de agua siguen siendo importantes y serán tratados con la atención que merecen. Sin embargo, el agua subterránea es más que un recurso.  Es un componente fundamental del medio ambiente y como tal está relacionado con problemas ambientales, así como con sus soluciones. El agua subterránea es parte del ciclo hidrológico y la comprensión de su rol es esencial para el estudio integral de cuencas hidrográficas y la evaluación regional de contaminación ambiental. Desde el punto de vista de la ingeniería, el agua subterránea tiene incidencia en problemas geotécnicos como la estabilización de taludes y la subsidencia. Así mismo, el agua subterránea es clave para la comprensión de una amplia variedad de procesos geológicos, entre los que se encuentran el origen de sismos, la migración y acumulación de petróleo, y la génesis de ciertos depósitos minerales, tipos de suelos y geoformas.

En los primeros cinco capítulos de este libro se desarrollan los fundamentos físicos, químicos y geológicos para el estudio del agua subterránea. En los últimos seis capítulos se aplican estos principios a diferentes casos en los que interactúan el agua subterránea, la tierra y el hombre. Los siguientes párrafos pueden considerarse como una introducción a cada uno de los capítulos.

El agua subterránea y el ciclo hidrológico

Se denomina ciclo hidrológico al movimiento del agua a través del océano, la atmosfera y la tierra de manera continua y perdurable. Nuestro interés se centra en la porción terrestre del ciclo que tiene incidencia en las cuencas hidrográficas. Las Figuras 1.1 y 1.2 representan dos diagramas esquemáticos del ciclo hidrológico en una cuenca hidrográfica. Se introdujeron aquí para brindar al lector una introducción a los términos hidrológicos utilizados. La Figura 1.1 es la mejor representación conceptual, en la cual se enfatizan los procesos y se ilustra el concepto de sistema de flujo del ciclo hidrológico. Los esquemas conceptuales, como el de la Figura 1.2, a menudo son utilizados en modelación hidrogeológica. Estos esquemas no reflejan el dinamismo del ciclo, pero en ellos se diferencia claramente aquellos términos que implican tasas o movimientos (cajas hexagonales) de aquellos que representan almacenamientos (cajas rectangulares).

Representación esquemática del ciclo hidrológico.
Figura 1.1 Representación esquemática del ciclo hidrológico.
Representación de sistemas del ciclo hidrológico.
Figura 1.2 Representación de sistemas del ciclo hidrológico.

La precipitación, en forma de agua de lluvia o derretimiento de nieve, es considerada como la entrada del ciclo hidrológico. Las salidas ocurren como flujos de corrientes de agua (o escorrentía superficial) y como evapotranspiración, la cual combina la evaporación desde los cuerpos de agua y de la superficie del suelo con la transpiración desde el suelo producida por las plantas. La precipitación alcanza los cursos de agua desde la superficie terrestre como escorrentía superficial hacia canales tributarios o por rutas de flujo subsuperficial como flujo intermedio o flujo base una vez que infiltra en el suelo. La Figura 1.1 deja en claro que una cuenca hidrográfica debe concebirse como una combinación del área que drena superficialmente y la porción de suelos y formaciones geológicas que subyacen bajo ésta. Los procesos hidrológicos subsuperficiales son tan importantes como los superficiales. De hecho, se podría argumentar que son más importantes debido a que la naturaleza de los materiales subsuperficiales es la que controla las tasas de infiltración y estas determinan el tiempo y la distribución espacial de la escorrentía superficial.

En el Capítulo 6, examinaremos en mayor detalle la naturaleza de los patrones regionales de flujo subterráneo y nos referiremos a las relaciones entre infiltración, agua subterránea, recarga, descarga, flujo base y generación de caudales. En el Capítulo 7, analizaremos la evolución química del agua subterránea que se produce en el pasaje a través de este compartimento subsuperficial del ciclo hidrológico. Antes de cerrar esta sección mencionaremos algunos datos que reflejan la importancia cuantitativa del agua subterránea en relación con los demás componentes del ciclo hidrológico. En los últimos años ha cobrado importancia el concepto de balance hídrico mundial (Nace, 1971; Lvovitch, 1970; Sutcliffe, 1970), y las estimaciones más recientes de estos datos hacen hincapié en la naturaleza omnipresente del agua subterránea en la hidrosfera. Si de la Tabla 1.1, no consideramos el 94 % del agua de los océanos y mares que poseen altos niveles de salinidad, el agua subterránea representa dos tercios del agua dulce del mundo, aproximadamente. Si nos limitamos a considerar el agua dulce utilizable (menos capas de hielo y glaciares), el agua subterránea representa casi el volumen total del recurso. Incluso si solo consideramos los regímenes de aguas subterránea más activos, que Lvovitch (1970) estima en 4 × 106 km3 (en lugar de los 60 × 106 km3 de la Tabla 1.1), los porcentajes de agua dulce resultan: agua subterránea, 95 %, lagos, pantanos, embalses y canales fluviales 3,5 %; y humedad del suelo, 1,5 %.

Tabla 1.1 Estimación del Balance Hídrico Mundial

Parámetro Área (km2) x 106 Volumen (km3) x 106 Volumen (%) Profundidad equivalente (m)* Tiempo de residencia
Océanos y mares 361 1370 94 2500 ~4000 ãnos
Lagos y embalses 1,55 0,13 <0,01 0,25 ~10 ãnos
Pantanos <0,1 <0,01 <0,01 0,007 1–10 ãnos
Cauces de ríos <0,1 <0,01 <0.01 0,003 ~2 semanas
Humedad del suelo 130 0,07 <0,01 0,13 2 semanas–1 ãno
Agua subterránea 130 60 4 120 2 semanas–10000 ãnos
Capas de hielo y glaciares 17,8 30 2 60 10–1000 ãnos
Agua de la atmósfera 504 0,01 <0,01 0,025 ~10 días
Agua de la biosfera <0,1 <0,01 <0,01 0,001 ~1 semana
FUENTE: Nace, 1971.
*Calculado como si el almacenamiento estuviera uniformemente distribuido en toda la superfice de la tierra.

Sin embargo, esta superioridad volumétrica, es compensada por los promedios de tiempos de residencia. El agua del río tiene un tiempo de rotación del orden de 2 semanas. El agua subterránea, en cambio, se mueve lentamente, por lo que son comunes tiempos de residencia del orden de decenas, centenas e incluso miles de años. Los principios establecidos en el Capítulo 2 y las consideraciones de flujo regional del Capítulo 6 aclararán los controles hidrogeológicos en el movimiento de aguas subterráneas a gran escala.

La mayoría de los textos de hidrología contienen discusiones detalladas del ciclo hidrológico y del balance hídrico mundial. Wisler y Brater (1959) y Linsley, Kohler y Paulhus (1975) son textos de Introducción a la hidrología ampliamente utilizados. Eagleson actualiza conceptos científicos en un nivel más avanzado en un texto publicado en 1970. Una referencia valiosa es el Manual de Hidrología Aplicada, editado por Chow (1964a). La historia del desarrollo del pensamiento hidrológico es un estudio interesante. Chow (1964b) proporciona una discusión concisa, mientras que Biswas (1970) realiza un extenso estudio en el que abundan los detalles, desde las contribuciones de los primeros egipcios y de filósofos griegos y romanos, hasta el nacimiento de la hidrología como ciencia en Europa Occidental en los siglos XVIII y XIX.

 El agua subterránea como recurso

Tradicionalmente, la principal motivación para el estudio de las aguas subterráneas ha sido su importancia como recurso. La importancia del papel del agua subterránea como componente del uso nacional del agua para los Estados Unidos, puede deducirse de los estudios del Servicio Geológico de los Estados Unidos (USGS), realizados en los años 70, como los informes realizados por Murray y Reeves (1972) y resumidos por Murray (1973).

La Tabla 1.2 documenta el crecimiento del uso del agua en los Estados Unidos durante el período 1950-1970. En 1970 la nación utilizó 1400 × 106 m3/día. De esta cantidad, el 57 % fue para uso industrial y el 35 % para riego. El agua superficial proporcionó el 81 % del total y el agua subterránea el 19 %. La Figura 1.3 ilustra gráficamente el papel de las aguas subterráneas en relación con el agua superficial en las cuatro áreas principales de uso para el período 1950-1970. El agua subterránea es menos importante en el uso industrial, pero aporta una proporción significativa del suministro doméstico, tanto rural como urbano, y riego.

Los datos de la Tabla 1.2 y la Figura 1.3 contienen algunas variaciones regionales sorprendentes. Aproximadamente el 80 % del uso total del agua de riego se produce en los 17 estados occidentales, mientras que el 84 % del uso industrial se encuentra en los 31 estados del este. El agua subterránea es más utilizada en el oeste, donde representa el 46 % del suministro público y el 44 % del uso industrial (frente al 29 % y 16 %, respectivamente, en el este).

Tabla 1.2 Consumo de agua en Estados Unidos 1950-1970

    Metro cúbico/día x 106* Porcentaje del uso (1970)
1950 1955 1960 1965 1970
Consumo total de agua 758 910 1023 1175 1400 100
Uso            
Suministro público 53 64 80 91 102 7
Suministro rural 14 14 14 15 17 1
Riego 420 420 420 455 495 35
Industrial 292 420 560 667 822 57
Fuente            
Agua subterránea 130 182 190 227 262 19
Agua superficial 644 750 838 960 1150 81
FUENTE: Murray, 1973.
*1 m3 = 103 \ell = 264 galones estadounidenses.
Consumo de agua superficial (barras rayadas) y subterránea (barras punteadas) en Estados Unidos, 1950-1970 (Murray, 1973).
Figura 1.3 Consumo de agua superficial (barras rayadas) y subterránea (barras punteadas) en Estados Unidos, 1950-1970 (Murray, 1973).

En Canadá, el uso de las aguas subterráneas rurales y municipales fue estimado por Meyboom (1968) en 1,71 × 106 m3/día, que representa el 20 % del consumo total de agua en las zonas rurales y municipales. Este nivel de uso del agua subterránea es considerablemente inferior al de Estados Unidos, aún si se considera la proporción de población entre los dos países. Una mirada más detallada a las cifras muestra que el desarrollo del consumo de aguas subterráneas en áreas rurales en Canadá se dio de forma paralela al desarrollo rural de los Estados Unidos Estados, pero el uso de las aguas subterráneas municipales es significativamente menor. Las diferencias más llamativas radican en el riego y el uso industrial, donde el consumo total relativo de agua en Canadá es mucho menor que en los Estados Unidos y el agua subterránea es un componente extremadamente pequeño de este uso.

McGuinness (1963), citando un estudio del comité del senado de los Estados Unidos, realizó predicciones de los requerimientos de agua de los Estados Unidos. Sugiere que las necesidades de agua alcanzarán los 1700 × 106 m3/día para 1980 y 3360 × 106 m3/día para el año 2000. De alcanzarse estos niveles se produciría una tasa de aumento del consumo de agua significativamente mayor a la descrita en la Tabla 1.2. La figura para el año 2000 comienza a acercarse al total de los recursos hídricos potenciales de la nación, que se estima es de aproximadamente 4550 × 106 m3/día. Con estos requerimientos se ha aceptado ampliamente que el agua subterránea tendría que brindar una proporción mayor del suministro total. McGuinness señala que, siguiendo estas predicciones, si el porcentaje de la contribución del agua subterránea aumenta del 19 % al 33 %, el uso del agua subterránea tendría que aumentar de su actual 262 × 106 m3/día a 705 × 106 m3/día para 1980 y 1120 × 106 m3/día para el año 2000. Especifica que las propiedades deseables del agua subterránea, tales como su transparencia, pureza, temperatura constante y calidad química, pueden fomentar el desarrollo a gran escala necesario, pero advierte que este recurso, especialmente cuando se requiere en grandes cantidades, resulta inherentemente más difícil y costoso de localizar, evaluar y desarrollar, que las aguas superficiales. Señala también, como hemos hecho, que el agua subterránea es una fase integral del ciclo hidrológico. Los días en que las aguas subterráneas y superficiales eran consideradas como dos recursos separados quedaron en el pasado. La planificación de los recursos debe llevarse a cabo con la constatación de que las aguas subterráneas y superficiales tienen el mismo origen.

En el Capítulo 8, discutiremos las técnicas de evaluación de aguas subterráneas: desde los problemas geológicos de la exploración de acuíferos, pasando por métodos de campo y laboratorio de medición y estimación de parámetros, hasta la simulación del rendimiento de pozos, del almacenamiento de acuíferos y de la explotación de aguas subterráneas a escala de cuenca.

Contaminación del agua subterránea

Si el agua subterránea sigue desempeñando un papel importante como recurso hídrico potencial del mundo, de tal modo, tendrá que protegerse de la creciente amenaza de contaminación subsuperficial. El crecimiento de la población y de la producción agrícola e industrial desde la segunda guerra mundial, junto con aumento de los requerimientos para el desarrollo de energía, comenzó a producir, por primera vez en la historia, cantidades de residuos mayores a las que el ambiente puede absorber fácilmente. La elección de un método de eliminación de desechos se ha transformado en la selección de la opción menos objetable de un conjunto de alternativas objetables. Como se muestra esquemáticamente en la Figura 1.4, actualmente no existen métodos de eliminación de residuos sin efectos potenciales de contaminación grave de alguna parte del entorno natural. Si bien ha existido una creciente preocupación sobre la contaminación del aire y de las aguas superficiales, este activismo no ha alcanzado aún al ambiente subsuperficial. De hecho, las presiones para reducir la contaminación superficial son en parte responsables de que en el campo de la gestión de residuos se considere al ambiente subterráneo para la disposición de desechos. Dos de las técnicas de eliminación de desechos que se están utilizando actualmente y que se ven con mayor optimismo para el futuro son la inyección profunda de residuos líquidos y el relleno sanitario de desechos sólidos. Ambas técnicas pueden producir contaminación subsuperficial. Además, la contaminación subsuperficial puede producirse por fugas de estanques y lagunas que son ampliamente utilizados como componentes de sistemas de eliminación de desechos, y por lixiviación de desechos de animales, fertilizantes y pesticidas de suelos agrícolas.

Espectro de alternativas de eliminación de residuos.
Figura 1.4 Espectro de alternativas de eliminación de residuos.

En el Capítulo 9 consideraremos el análisis de la contaminación de las aguas subterráneas. Trataremos los principios y procesos que nos permiten analizar los problemas generales de eliminación de residuos municipales e industriales, así como algunos problemas más especializados relacionados con actividades agrícolas, derrames de petróleo, actividades mineras y residuos radiactivos. También discutiremos la contaminación de los suministros de aguas subterráneas costeras por intrusión marina. En todos estos problemas, las consideraciones físicas del flujo de agua subterránea deben ser acopladas con las propiedades y principios químicos introducidos en el Capítulo 3; y el acoplamiento debe llevarse a cabo a la luz los conceptos de la evolución geoquímica natural discutidos en el Capítulo 7.

El agua subterránea como un problema geotécnico

Las aguas subterráneas no son siempre una bendición. Durante la construcción del túnel de San Jacinto en California, la conducción de túneles en este acueducto de varios millones de dólares se retrasó varios meses debido a entradas masivas e inesperadas de agua subterránea de un sistema de fallas altamente fracturadas.

En la ciudad de México durante el período 1938-1970, se produjo subsidencia en partes de la ciudad de hasta 8,5 m. Los asentamientos diferenciales siguen causando serios problemas para el diseño de ingeniería. Ahora se reconoce a la extracción excesiva de agua subterránea como la causa principal de subsidencia.

La presa de Jerome en Idaho, no “falló” como consecuencia de una debilidad estructural, sino por la sencilla razón de que la presa no se diseñó para aguantar tal presión de agua. Los sistemas de flujo de aguas subterráneas establecidos en las formaciones rocosas adyacentes al yacimiento generaron vías de fuga de tal eficiencia que la presa tuvo que ser abandonada.

En la presa propuesta en Revelstoke en la Columbia Británica (Canadá), se llevaron a cabo varios años de investigación geológica exploratoria en un antiguo deslizamiento de tierra que fue identificado en el banco del reservorio varios kilómetros por encima de la presa. El temor residía en la posibilidad de que el aumento de las presiones del agua subterránea causado por el embalse pudiera volver a generar la inestabilidad de la pendiente. Un acontecimiento de este tipo se llevó casi 2500 vidas en 1963 en el infame desastre del embalse de Vaiont en Italia. En el sitio de Revelstoke, se llevó a cabo un programa de drenaje masivo para asegurar que no se repitiera la experiencia de Vaiont.

En el Capítulo diez exploraremos la aplicación de los principios del flujo de agua subterránea a estos tipos de problemas geotécnicos y a otros. Algunos de los problemas, como las fugas en las presas y las entradas a túneles y minas a cielo abierto, surgen como consecuencia de tasas y cantidades excesivas de flujo de agua subterránea. Otros como el hundimiento de la tierra y la inestabilidad de la pendiente, se generan debido a presiones excesivas del fluido en el agua subterránea y no debido a la tasa de flujo en sí. En ambos casos, la construcción de redes de flujo, que se introduce en el Capítulo 5, es una herramienta analítica poderosa.

Aguas subterráneas y procesos geológicos

Hay muy pocos procesos geológicos en los que no tenga incidencia el agua subterránea. Por ejemplo, existe una estrecha interrelación entre los sistemas de flujo de agua subterránea y el desarrollo geomorfológico de las formas de relieve, ya sea por procesos fluviales y glaciales, o por el desarrollo natural de la pendiente. El agua subterránea es el control más importante en el desarrollo de entornos kársticos.

El agua subterránea desempeña un papel en la concentración de ciertos depósitos minerales de importancia económica y en la migración y acumulación de petróleo.

Quizás el papel geológico más espectacular que desempeñan las aguas subterráneas resida en el control que ejercen las presiones de los fluidos sobre los mecanismos de falla y empuje. Una interesante consecuencia de esta interacción es la sugerencia de la posibilidad de controlar los terremotos en fallas activas mediante la manipulación de las presiones de fluidos naturales en las zonas de falla.

En el Capítulo 11, profundizaremos más en el papel del agua subterránea como agente en varios procesos geológicos.

1.2 Las fundaciones científicas para el estudio de las aguas subterráneas

El estudio de las aguas subterráneas requiere el conocimiento de los principios básicos en geología, física, química y matemática. Por ejemplo, el flujo de las aguas subterráneas, en el medio ambiente natural, es muy dependiente de la configuración en tres dimensiones de los depósitos geológicos a través de los cuales fluye el agua. Por lo tanto, el hidrogeólogo o geólogo tiene que saber interpretar las evidencias geológicas, y tener el instinto para visualizar los medios geológicos. Así mismo, debe tener experiencia en sedimentación y estratigrafía, y una comprensión de los procesos que explican la ubicación de las rocas volcánicas e ígneas intrusivas. En general, conviene estar familiar con los conceptos básicos de la geología estructural y ser capaz de reconocer y predecir influencias de la fracturación y pliegues sobre los sistemas geológicos. Para el estudiante en hidrogeología es de gran importancia el conocimiento de los tipos de depósitos superficiales y de la geomorfología. Una gran proporción del flujo subterráneo, además de un porcentaje importante de la explotación de los recursos en agua subterránea, se sitúa en los depósitos superficiales o no consolidados creados generalmente por los procesos geológicos fluviales, glaciales, deltaicos, y eólicos. En dos tercios del norte de Norte América, el conocimiento de la ocurrencia y del flujo del agua subterránea se basa principalmente sobre el conocimiento de la geología glacial de los depósitos del Pleistoceno.

La geología ofrece un conocimiento cualitativo del esquema de flujo, sin embargo, es la física y química que brinda las herramientas para el análisis cuantitativo. El flujo de agua subterránea existe como un campo similar a la energía calorífica y a la electricidad. La exposición a estos campos más clásicos ofrece una buena experiencia para el análisis del flujo de agua subterránea. El grupo de leyes que controla el flujo subterráneo es un caso especial de una de las ramas de la física conocida como mecánica de fluidos. El entendimiento de las propiedades mecánicas básicas de los flujos y sólidos, además del conocimiento de sus dimensiones y unidades, ayudara al estudiante a entender las leyes del flujo subterráneo. El Apéndice 1 presenta una revisión de los elementos de mecánica de fluidos. El lector que no se siente cómodo o familiar con los conceptos tales como la densidad, la presión, la energía, el trabajo, la tensión mecánica, y la carga debería examinar este apéndice antes de empezar el Capítulo 2. Si se desea un análisis más profundo de la mecánica de fluidos, Streeter (1962) y Vennard (1961) son textos estándares; Albertson y Simons (1964) ofrece también un resumen corto y útil. Información para el caso específico del flujo a través de un medio poroso, además de un tratamiento más avanzado de la física que el que ofrece este texto, se puede encontrar en Scheidegger (1960), Collins (1961), y especialmente en Bear (1972).

El análisis de la evolución natural química del agua subterránea y el comportamiento de los contaminantes en el agua subterránea necesita el uso de los principios de la química física e inorgánica. Estos principios han sido parte de la metodología de los geoquímicos y en las últimas décadas se han utilizados en los estudios de agua subterránea. Los principios y las técnicas en el campo de la química nuclear contribuyen ahora en la comprensión del ámbito de las aguas subterráneas. Los isotopos naturales estables y radioactivos, por ejemplo, son utilizados para determinar la edad del agua en los sistemas subterráneos.

La hidrogeología es una ciencia cuantitativa, así que no es una sorpresa encontrar a las matemáticas parte de su lenguaje, o por lo menos parte de sus dialectos principales. Sería casi imposible y bastante absurdo, ignorar a las poderosas herramientas de la industria hidrogeológica que se basan sobre el conocimiento de las matemáticas. Las metodologías matemáticas sobre las cuales se basaron los estudios clásicos del flujo subterráneo, fueron obtenidas por los primeros investigadores en el ámbito de matemáticas aplicadas originalmente desarrolladas para el tratamiento de problemas de flujo calorífico, electricidad, y magnetismo. Con la llegada de los computadores y su acceso generalizado, muchos de los últimos avances en el análisis de los sistemas de agua subterránea se basaron sobre diferentes técnicas matemáticas conocidas como métodos numéricos. Aunque en este texto, los métodos analíticos clásicos o numéricos no son examinadas en detalle, nuestra intención fue incluir suficiente material de introducción para ilustrar unos de los conceptos más importantes.

Con seguridad este texto no es el primero que habla sobre las aguas subterráneas. Hay mucha documentación de interés en varias obras anteriores. Todd (1959) fue por muchos años el texto estándar de ingeniería introductoria para la hidrogeología. Davis y De Wiest (1966) pusieron mucho más énfasis sobre la geología. Para textos dedicado a la evaluación de los recursos en agua subterránea, no hay nada mejor que los de Walton (1970), y Kruseman y De Ridder (1970). Un texto reciente de Domenico (1972), difiere de sus predecesores en el sentido de que presenta la teoría básica en el contexto de la modelización de los sistemas hidrológicos. Entre los mejores textos del extranjero, hay los de Schoeller (1962), Bear, Zaslaysky, e Irmay (1968), Custodio y Llamas (1974), y el avanzado tratado Ruso de Polubarinova-Kochina (1962).

Hay varias otras ciencias aplicadas que involucran el flujo de fluidos a través de un medio poroso. Hay una relación estrecha entre hidrología de las aguas subterráneas, física y mecánica de los suelos, mecánica de las rocas, e ingeniería de las reservas de petróleo. Los estudiantes en hidrogeología tendrán mucho interés en las obras de estos campos como Bayer, Gardner, y Gardner (1972), Kirkham y Powers (1972), Scott (1963), Jaeger y Cook (1969), y Pirson (1958).

1.3 Las bases técnicas para la explotación de los recursos de agua subterránea

Las dos primeras secciones de este capítulo ofrecen una introducción a los temas que planeamos abarcar en este texto. De igual manera es importante establecer lo que no pretendemos abarcar. Como la mayor parte de las ciencias aplicadas, el estudio de las aguas subterráneas puede ser dividido en tres aspectos generales: ciencia, ingeniería y tecnología. Este libro hace un fuerte hincapié sobre los principios científicos; va mucho en el sentido de análisis de ingeniería; sin embargo, no es de ningún modo, un manual sobre la tecnología.

Los temas técnicos que no son tratados en detalle incluyen: métodos de perforación; diseño, construcción y mantenimiento de pozos; técnicas geofísicas y muestreo. Todos estos temas constituyen conocimientos necesarios para el especialista hidrogeólogo, pero todos están cubiertos en otros lugares, además estos se entenderán mejor con la experiencia en el campo en comparación del aprendizaje memorístico.

Hay varios libros (Briggs y Fiedler, 1966; Gibson y Singer, 1971; Campbell y Lehr, 1973; U.S. Environmental Protection Agency, 1973a, 1976) que ofrecen descripciones técnicas sobre los varios tipos de equipos de perforación de pozo. Además, incluyen también información sobre el diseño y la posición de las rejillas, la selección y la instalación de bombas, y la construcción y el mantenimiento de los pozos.

Sobre el tema de los sondeos geofísicos, la referencia estándar en la industria del petróleo, de donde emerge la mayor parte de las técnicas, es Pirson (1963). Patten y Bennett (1963) abarca varias técnicas con referencia específica a la exploración de agua subterránea. Vamos a proveer una breve referencia a la perforación del subsuelo y el logueo geológico en Sección 8.2, pero el lector interesado en ver más ejemplos de casos prácticos en evaluación de recursos de agua subterránea tiene que referirse a Walton (1970).

Hay otro aspecto técnico de la hidrogeología, en un sentido diferente, que no está examinado en este texto. Nos referimos a las leyes sobre el agua subterránea. La explotación y el manejo de los recursos en agua subterránea tiene que cumplir con el marco de los derechos de agua establecidos por las regulaciones existentes. Tal legislación es generalmente establecida al nivel de estado o de provincia, y el resultado en Norte América es una alfombra de retazos de varias tradiciones, derechos, y estados. Piper (1960) y Dewsnut et al. (1973) evaluaron la situación en los Estados Unidos. Thomas (1958) resalto algunas paradojas que surge de los conflictos entre la hidrología y las leyes.

Lecturas sugeridas

CHOW, V. T. 1964. Hydrology and its development. Handbook of Applied Hydrology, ed. V. T. Chow. McGraw-Hill, New York, pp. 1.1–1.22.

MCGUINNESS, C. L. 1963. The role of groundwater in the national water situation. U.S. Geol. Surv. Water-Supply Paper 1800.

MURRAY, C. R. 1973. Water use, consumption, and outlook in the U.S. in 1970. J. Amer. Water Works Assoc., 65, pp. 302–308.

NACE, R. L., ed. 1971. Scientific framework of world water balance. UNESCO Tech. Papers Hydrol., 7, 27 pp.