Mesa de agua
La capa freática es la superficie superior de la zona de saturación. La zona de saturación es donde los poros y fracturas del suelo están saturados de agua. También se puede explicar simplemente como la profundidad por debajo de la cual se satura el suelo.
El nivel freático es la superficie donde la cabeza de presión del agua es igual a la presión atmosférica (donde la presión manométrica = 0). Puede visualizarse como la "superficie" de los materiales del subsuelo que están saturados con agua subterránea en una vecindad dada.
El agua subterránea puede provenir de la precipitación o del agua subterránea que fluye hacia el acuífero. En áreas con suficiente precipitación, el agua se infiltra a través de los poros del suelo, pasando por la zona no saturada. A profundidades crecientes, el agua llena más espacios porosos en los suelos, hasta que se alcanza una zona de saturación. Debajo del nivel freático, en la zona freática (zona de saturación), las capas de roca permeable que producen agua subterránea se denominan acuíferos. En suelos menos permeables, como formaciones rocosas compactas y depósitos históricos en lechos de lagos, el nivel freático puede ser más difícil de definir.
El nivel freático no debe confundirse con el nivel del agua en un pozo más profundo. Si un acuífero más profundo tiene una unidad permeable más baja que limita el flujo ascendente, entonces el nivel del agua en este acuífero puede subir a un nivel mayor o menor que la elevación del nivel freático real. La elevación del agua en este pozo más profundo depende de la presión en el acuífero más profundo y se denomina superficie potenciométrica, no nivel freático.
Formulario
El nivel freático puede variar debido a cambios estacionales como la precipitación y la evapotranspiración. En regiones subdesarrolladas con suelos permeables que reciben cantidades suficientes de precipitación, el nivel freático normalmente se inclina hacia los ríos que actúan para drenar el agua subterránea y liberar la presión en el acuífero. Manantiales, ríos, lagos y oasis se producen cuando el nivel freático llega a la superficie. El agua subterránea que ingresa a ríos y lagos representa los niveles de agua de flujo base en los cuerpos de agua.
Topografía de superficie
Dentro de un acuífero, el nivel freático rara vez es horizontal, sino que refleja el relieve de la superficie debido al efecto capilar (franja capilar) en suelos, sedimentos y otros medios porosos. En el acuífero, el agua subterránea fluye desde puntos de mayor presión a puntos de menor presión, y la dirección del flujo de agua subterránea generalmente tiene un componente tanto horizontal como vertical. La pendiente del nivel freático se conoce como gradiente hidráulico, que depende de la velocidad a la que se agrega y se extrae agua del acuífero y de la permeabilidad del material. El nivel freático no siempre imita la topografía debido a las variaciones en la estructura geológica subyacente (p. ej., lecho rocoso plegado, fallado o fracturado).
Mesas de agua encaramadas
Un nivel freático elevado (o acuífero elevado) es un acuífero que se encuentra por encima del nivel freático regional. Esto ocurre cuando hay una capa impermeable de roca o sedimento (acuicludo) o una capa relativamente impermeable (acuitardo) por encima del nivel freático/acuífero principal pero por debajo de la superficie terrestre. Si el flujo de un acuífero colgado se cruza con la superficie, en la pared de un valle, por ejemplo, el agua se descarga como un manantial.
Fluctuaciones
Fluctuaciones de las mareas
En islas oceánicas bajas con suelo poroso, el agua dulce tiende a acumularse en charcos lenticulares sobre el agua de mar más densa que se entromete desde los costados de las islas. La lente de agua dulce de esa isla, y por lo tanto el nivel freático, sube y baja con las mareas.
Fluctuaciones estacionales
En algunas regiones, por ejemplo, Gran Bretaña o California, las precipitaciones de invierno suelen ser más altas que las de verano, por lo que el almacenamiento de agua subterránea no se recarga por completo en verano. En consecuencia, el nivel freático es más bajo durante el verano. Esta disparidad entre el nivel de la capa freática de invierno y verano se conoce como la "zona de saturación intermitente", en la que la capa freática fluctuará en respuesta a las condiciones climáticas.
Fluctuaciones a largo plazo
El agua fósil es agua subterránea que ha permanecido en un acuífero durante varios milenios y se encuentra principalmente en los desiertos. No es renovable por las lluvias actuales debido a su profundidad debajo de la superficie, y cualquier extracción provoca un cambio permanente en el nivel freático en dichas regiones.
Efectos en el rendimiento de los cultivos
La mayoría de los cultivos necesitan una capa freática a una profundidad mínima. Para algunos cultivos importantes de alimentos y fibras se hizo una clasificación porque a menor profundidad el cultivo sufre una disminución del rendimiento. Para algunos cultivos importantes de alimentos y fibras se hizo una clasificación:
| Cultivos y ubicación | DWT tolerance | Clasificación | Explicación |
|---|---|---|---|
| Trigo, Delta del Nilo, Egipto | 45 | Muy tolerante | Resistir tablas de agua poco profundas |
| caña de azúcar, Australia | 60 | Tolerant | La mesa de agua debe ser más profunda que 60 cm |
| Banana, Surinam | 70 | Ligeramente sensible | Descensos de rendimiento en tablas de agua |
| Cotton, Delta del Nilo | 90 | Sensible | El algodón necesita pies secos, la mesa de agua debe ser profunda |
- (donde DWT = profundidad a la mesa de agua en centímetros)
Efectos en la construcción
Cuando el nivel freático está cerca de la superficie, se debe eliminar el agua subterránea durante la construcción. Esto es notorio en Berlín, que está construida sobre terreno arenoso y pantanoso, y el nivel freático se encuentra generalmente a 2 metros por debajo de la superficie. A menudo se pueden ver tuberías rosadas y azules transportando agua subterránea desde los sitios de construcción hasta el río Spree (o canales).
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