La hidrogeofísica es un área de investigación interdisciplinaria que utiliza la geofísica para determinar parámetros (características; medidas de limitaciones o límites) y monitorear procesos para estudios hidrológicos de materias como recursos hídricos, contaminación y estudios ecológicos. [1]El campo utiliza conocimientos e investigadores de geología, hidrología, física, geofísica, ingeniería, estadística y física de rocas. Utiliza la geofísica para proporcionar información cuantitativa sobre los parámetros hidrogeológicos, utilizando métodos mínimamente invasivos. La hidrogeofísica se diferencia de la geofísica en sus usos y métodos específicos. Aunque el conocimiento y los métodos geofísicos han existido y han crecido durante el último medio siglo para aplicaciones en las industrias minera y petrolera, los sitios de estudio hidrogeológico tienen diferentes condiciones del subsuelo que esas industrias. Por lo tanto, los métodos geofísicos para cartografiar las propiedades del subsuelo se combinan con la hidrogeología para utilizar métodos adecuados y precisos para cartografiar los sitios de estudio hidrológico poco profundos. [2]
Fondo
El campo de la hidrogeofísica se desarrolló a partir de la necesidad de utilizar métodos mínimamente invasivos para determinar y estudiar parámetros y procesos hidrogeológicos. La determinación de los parámetros hidrogeológicos es importante para encontrar recursos hídricos, que es una necesidad creciente, y aprender sobre la contaminación del agua, que se ha vuelto relevante con el uso creciente de productos químicos potencialmente peligrosos.
Los métodos y el conocimiento de la geofísica se habían desarrollado para las industrias minera y petrolera, que involucran ambientes subterráneos consolidados con alta presión y temperatura. Dado que los ambientes subterráneos en los estudios hidrogeológicos están menos consolidados y tienen baja temperatura y presión, fue necesario combinar la geofísica con la hidrogeología para desarrollar métodos geofísicos adecuados que funcionen con fines hidrológicos. [2]
Los métodos hidrogeológicos tradicionales para caracterizar el subsuelo generalmente implicaban perforar y tomar muestras de suelo del sitio, lo que puede perturbar el sitio de estudio, costar demasiado tiempo o dinero o exponer a los investigadores y a las personas a sustancias químicas y contaminantes nocivos. También proporcionan solo información localizada, en lugar de la información necesaria a escala de campo. El uso de métodos geofísicos y tecnología digital permite a los hidrogeólogos estudiar más rápidamente las características hidrológicas a mayor escala con un costo menor y técnicas menos invasivas.
Un Instituto de Estudios Avanzados de Hidrogeofísica se llevó a cabo en el Castillo de Trest en la República Checa en julio de 2002 y fue financiado por la OTAN cuando reconocieron la necesidad de procedimientos mínimamente invasivos completamente desarrollados para investigar y monitorear procesos y parámetros hidrogeológicos en condiciones del subsuelo poco profundo. El instituto reunió a geofísicos que trabajan en caracterización hidrogeológica con hidrogeólogos interesados en utilizar métodos y datos geofísicos para la caracterización. Este grupo, más otros investigadores internacionales, discutieron las posibilidades y desafíos de usar métodos geofísicos para investigar parámetros hidrogeológicos.
Determinaron que los principales obstáculos de la hidrogeofísica son las lagunas en el conocimiento y comprensión de la correlación entre los parámetros hidrogeológicos y las características geofísicas, y la dificultad para poder integrar esos diferentes conjuntos de información. Uno de los mayores desafíos es utilizar una forma organizada, metódica y eficiente de combinar conjuntos de datos geofísicos e hidrogeológicos que miden diferentes parámetros en diferentes escalas espaciales. Este es el mayor obstáculo porque la base de la hidrogeofísica es la integración de la hidrogeología con la geofísica. [3]
Métodos
Existen muchos métodos diferentes para determinar las propiedades y características del subsuelo que se pueden realizar desde diferentes ubicaciones / proximidades a los sitios de estudio:
- Métodos eléctricos y electromagnéticos (superficie, aerotransportados): medición de la resistividad del subsuelo
- Teledetección (aerotransportada): mapeo del lecho de roca, interfaces de agua y evaluación de la calidad del agua
- Refracción sísmica (superficie): mapeo de la parte superior del lecho rocoso, fallas y capa freática
- Reflexión sísmica (superficie): mapeo de la parte superior del lecho de roca, límites de fallas y zonas de fractura y estratigrafía.
- Radar de penetración terrestre (superficie): cartografía de estratigrafía y nivel freático; monitorear el contenido de agua
- Tomografía hidráulica (crosshole): medición de la conductividad hidráulica
- Sonda de neutrones (pozo): monitoreo del contenido de agua
- Permeámetro (laboratorio): medición de la conductividad hidráulica
- Tamices (laboratorio) - estimación de la conductividad hidráulica
- Reflectómetro en el dominio del tiempo (laboratorio): medición del contenido de agua [4]
Aplicaciones
La geofísica ayuda a aprender sobre muchos asuntos hidrogeológicos como:
- Determinación de la geometría del acuífero
- Determinación de las características de la roca fracturada: fallas / fisuras y características de circulación de fluidos
- Obtener conocimiento de las propiedades hidráulicas de un acuífero: transimisividad (velocidad a la que el agua subterránea fluye a través del acuífero horizontalmente), porosidad y permeabilidad (medida de la capacidad de un material poroso para permitir que fluya el fluido)
- Determinando la calidad del agua
- Monitoreo de procesos dinámicos: filtración a través de la zona vadosa
Estos parámetros se utilizan luego para investigar asuntos que incluyen la búsqueda de recursos hídricos subterráneos, el control de acuíferos o la contaminación del agua de mar o fuentes industriales, y el almacenamiento de sustancias nocivas bajo tierra. Tener una buena medición de estos parámetros hidrogeológicos ayuda a comprender mejor el transporte de la contaminación del agua y desarrollar recursos hídricos más sostenibles. [4]
Referencias
- ^ "Investigación geofísica aplicada" . USGS .
- ^ a b Rubin, Yoram; Hubbard, Susan S. (2005). Hidrogeofísica . Holanda: Springer. ISBN 9781402031014.
- ^ Hubbard, S .; Rubin, Y. (17 de diciembre de 2002). "Instituto de estudios evalúa el estado de la hidrogeofísica" . Eos, Transactions American Geophysical Union . 83 (51): 602, 606. Código Bibliográfico : 2002EOSTr..83..602H . doi : 10.1029 / 2002eo000412 .
- ^ a b Nwakwoala, HO; Udom, GJ (diciembre de 2008). "Hidrogeofísica: una descripción general de conceptos generales, aplicaciones y perspectivas futuras". Scientia Africana . 7 (2): 54–63.