TARBUCK y LUTGENS, Ciencias de la Tierra (8va ed.)

Manantiales o fuentes 487agua en la zona saturada pueden considerarse como uncompromiso entre el empuje hacia abajo de la gravedad yla tendencia del agua a desplazarse hacia áreas de presiónreducida. Como consecuencia, a cualquier altura dada, elagua está bajo una presión mayor debajo de una colina quedebajo de un cauce de corriente, y el agua tiende a migrarhacia los puntos de menor presión.Los conceptos modernos de la circulación del aguasubterránea fueron formulados a mediados del siglo XIXcon el trabajo del ingeniero francés Henri Darcy. Duranteeste período, Darcy realizó mediciones y llevó acabo experimentos en un intento de determinar si lasnecesidades hídricas de la ciudad de Dijon, en el centrooriental de Francia, podían satisfacerse con la explotaciónde las aguas subterráneas de la zona. Entre los experimentosrealizados por Darcy hubo uno en el que sedemostró que la velocidad del flujo de las aguas subterráneases proporcional a la pendiente del nivel freático:cuanto más inclinada es la pendiente, más rápido es elmovimiento del agua (ya que, cuanto más inclinada es lapendiente, mayor es la diferencia de presión entre dospuntos). La pendiente del nivel freático es conocida comogradiente hidráulico y puede expresarse de la siguientemanera:h 2Gradiente hidráulico h 1ddonde h 1es la elevación de un punto sobre el nivel freático,h 2la elevación de un segundo punto, y d es la distanciahorizontal entre ambos puntos (Figura 17.5).Darcy también experimentó con diferentes materialescomo arena gruesa y arena fina, midiendo la velocidaddel flujo a través de tubos llenos de sedimentos inclinadosa varios ángulos. Descubrió que la velocidad del flujovariaba con la permeabilidad del sedimento: las aguassubterráneas fluyen con mayor velocidad a través de los sedimentoscon una mayor permeabilidad que a través de losmateriales con una permeabilidad menor. Este factor esconocido como conductividad hidráulica y es un coeficienteque tiene en cuenta la permeabilidad del acuífero yla viscosidad del fluido.Para determinar el caudal (Q), es decir, el volumenreal de agua que fluye a través de un acuífero en un momentodeterminado, se utiliza la siguiente ecuación:h 2Q KA(h h 1 2)ddonde h 1 es el gradiente hidráulico. K es el coeficienteque representa la conductividad hidráulica y A es eldárea transversal del acuífero. Esta expresión se ha denominadoley de Darcy en honor al científico pionero francés.?A VECES LOS ALUMNOSPREGUNTAN¿Hay alguna manera de medir directamente lavelocidad de movimiento de las aguas subterráneasen un acuífero?Sí. En un método muy sencillo, se introduce un colorante enun pozo y se mide el tiempo hasta que el agente coloranteaparece en otro pozo a una distancia conocida del primero.Con experimentos de este tipo se ha demostrado que la velocidaddel movimiento de las aguas subterráneas es muy variable.Una velocidad típica de muchos acuíferos es de alrededorde 15 metros anuales (unos 4 centímetros diarios),pero se han medido velocidades más de 15 veces superioresa esta cifra en materiales excepcionalmente permeables.h 1Pozosh 1– h 2 d h 2Gradiente hidráulico =Nivel freáticoh 1 – h 2d▲ Figura 17.5 El gradiente hidráulico se determina midiendo ladiferencia de elevación entre dos puntos del nivel freático (h 1– h 2)dividida por la distancia entre ellos, d. Los pozos se utilizan paradeterminar la altura del nivel freático.Manantiales o fuentesIE N CIA SD ETIER RL AAguas subterráneasManantiales o fuentes y pozos▲Los manantiales han despertado la curiosidad y maravilladoa los seres humanos durante miles de años. El hechode que los manantiales fueran, y para algunas personas todavíasean, fenómenos bastante misteriosos, no es difícilde entender, porque se trata de agua que fluye librementedesde el terreno en todo tipo de climas en una cantidadaparentemente inagotable, pero sin un origen obvio.