Comprensión conceptual y visual de la carga hidráulica y el flujo de agua subterránea

Este libro presenta los conceptos más básicos y esenciales en la ciencia de las aguas subterráneas. En particular, los fundamentos de la ley de Darcy, la carga hidráulica, el gradiente hidráulico y los contornos potenciométricos se presentan de una manera con un detalle matemático mínimo, sino más bien de una manera conceptual y visual que transforma la intuición en conocimiento. Este libro combina bien con el trabajo de Woessner y Poeter (2020), que presenta los fundamentos con bases matemáticas. El libro introduce el experimento de Darcy y la ley de Darcy en el contexto de los gradientes de carga hidráulica para establecer la carga como el parámetro clave junto con la conductividad hidráulica para comprender el flujo. Conceptualmente, muestra que los pozos de agua son piezómetros utilizados para medir la carga hidráulica. Se hace hincapié en el flujo saturado y constante, primero en una dimensión y luego en dos dimensiones para mostrar cómo las distribuciones de carga y los gradientes dentro de la zona saturada del subsuelo se ven influenciados por la variabilidad de la conductividad hidráulica y los límites del dominio del flujo. Se pone énfasis en ilustrar cómo los perfiles de carga (distribución vertical de la carga) y los contornos potenciométricos se utilizan para inferir las direcciones del flujo de agua subterránea en acuíferos donde el flujo es generalmente horizontal, y en acuitardos donde generalmente es vertical. Este libro no discute las redes de flujo de manera formal, pero algunas figuras muestran redes de flujo donde se presentan el nivel freático, las líneas equipotenciales (en vista de mapa y sección transversal) y las líneas de flujo, porque estas relaciones son fundamentales para la ciencia de las aguas subterráneas. El libro del Proyecto de Aguas Subterráneas de Poeter y Hsieh (2020) explica las redes de flujo y cómo construirlas. En general, este libro proporcionará a los estudiantes la base necesaria para visualizar patrones de flujo de agua subterránea basados en la elevación del agua medida en pozos y con la consideración de propiedades geológicas básicas.

Dado que las mediciones de carga hidráulica pueden obtenerse en el campo con relativa facilidad y mínima incertidumbre, comprender la naturaleza espacial de los datos de carga es clave para el desarrollo del pensamiento hidrogeológico. Este libro incluye un conjunto de figuras esquemáticas simples con una narrativa integrada que ilustra puntos específicos. Además, se presentan problemas de ejemplo en todo el libro; cada uno es una figura de croquis con preguntas sobre lo que muestra la figura y/o requiriendo croquis por parte del estudiante. Las respuestas a las preguntas se proporcionan al final del libro, junto con una explicación de la lógica detrás de la respuesta correcta. Para las preguntas de opción múltiple, se presenta la lógica de por qué las otras opciones son incorrectas, lo que brinda la oportunidad de una comprensión más profunda. Los problemas de ejemplo requieren la contemplación e integración de conceptos, no la resolución de ecuaciones.