Hidrologia, Geodinàmica i Riscos Naturals: Guia Completa

Hidrologia i Gestió de l'Aigua

Conques Hidrogràfiques i Cabal Fluvial

Definició de Cabal

El cabal és el volum d'aigua que circula a través d'una secció transversal al flux d'una conca, garantint aportacions constants.

Factors de Variació del Cabal

• Relleu de la conca
• Forma de la conca (xarxa de drenatge)
• Aqüífers
• Recobriment vegetal
• Intervencions humanes
• Canvis en l'ús del sòl

Tipus de Cabal

• Cabal específic: el volum d'aigua per quilòmetre quadrat (en un km²).
• Cabal ecològic: la quantitat d'aigua necessària per mantenir l'ecosistema fluvial.

Usos de l'Aigua

• Usos no consumptius: oci, navegació i energètic.
• Usos industrials: fluid refrigerant (per absorbir calor en processos industrials), matèria primera i agent de neteja (per eliminar impureses, taques, residus).

Aprofitament Energètic de l'Aigua

• Sínies: ginys usats per extreure aigua del riu per al regatge.
• Molins i forges: aprofitament de l'energia cinètica del cicle de l'aigua amb embassaments.
• Aprofitament mareomotriu: energia de les marees.

Qualitat i Contaminació de l'Aigua

Índex de Qualitat de l'Aigua (ISQA)

L'ISQA és un indicador de la qualitat de l'aigua, amb valors que van de 0 a 100 (on 100 indica la màxima qualitat).

Tipus de Contaminació de l'Aigua

La contaminació és la modificació de la composició o estat de l'aigua per acció humana.

• Contaminació urbana: provinent de clavegueram, neteja i indústria a les ciutats. Conté compostos nitrogenats, fòsfor dels detergents i microorganismes.
• Contaminació agrícola: l'aigua de reg retorna contaminada amb fertilitzants (augmentant la salinitat i els nitrats) i residus ramaders (nitrogen, fòsfor, microorganismes patògens).
• Contaminació fitosanitària: causada per biocides tòxics que poden provocar bioacumulació.
• Contaminació industrial: detergents, contaminants químics, ús com a refrigerant i contaminació tèrmica.
• Contaminació minera: residus sòlids acumulats en abocaments.

Paràmetres de Qualitat de l'Aigua

• Temperatura (T): accelera la velocitat de les reaccions químiques i bioquímiques, i disminueix la solubilitat de l'oxigen (O2).
• Demanda Biològica d'Oxigen (DBO): quantitat d'oxigen que necessiten els organismes per descompondre la matèria orgànica (sovint mesurada en DBO5, en 5 dies). Si DBO < OD, l'aigua té capacitat de regeneració.
• Demanda Química d'Oxigen (DQO): oxigen necessari per oxidar químicament les substàncies orgàniques.
• Oxigen Dissolt (OD): quantitat d'oxigen dissolt en l'aigua. Amb més temperatura o processos d'oxidació de matèria orgànica, disminueix l'OD.
• Conductivitat: capacitat de conduir electricitat a causa de les sals dissoltes. A més salinitat, més conductivitat.
• Matèria en suspensió: pes dels productes insolubles per unitat de volum.

Dinàmica Oceànica i Aqüífers

Dinàmica dels Oceans

L'energia solar genera vents que impulsen la dinàmica oceànica. Els oceans regulen el clima i transporten la calor a escala global.

Corrents Oceànics

• Corrents superficials: a l'hemisferi nord circulen en sentit horari, i a l'hemisferi sud en sentit antihorari. Inclouen corrents freds.
• Cinta transportadora oceànica (Circulació Termohalina): una part superficial i càlida s'origina a l'equador, travessa l'Atlàntic i aflora en zones tropicals occidentals.

Moviments de l'Aigua Marina

• Onades: moviment de l'aigua superficial que produeix petites ondulacions.
• Tsunamis: onades gegants generades per esdeveniments sísmics submarins, amb fases de generació, propagació i inundació.
• Marees: deformacions del nivell del mar causades per l'atracció gravitatòria de la Lluna i el Sol. No són significatives al Mediterrani.

Aqüífers i Aigües Subterrànies

Conceptes Clau dels Aqüífers

• Un aqüífer és una formació rocosa permeable que permet el pas de l'aigua i la seva acumulació.
• El nivell piezomètric és el nivell que assoleix l'aigua en un pou o perforació.
• El nivell freàtic és la superfície dins de la terra on la pressió de l'aigua és igual a la pressió atmosfèrica.

Tipus d'Aqüífers

• Aqüífer lliure: en contacte directe amb l'atmosfera. La pressió és atmosfèrica i el nivell piezomètric coincideix amb el freàtic.
• Aqüífer captiu: separat per nivells poc permeables. La pressió és litostàtica i el nivell piezomètric és diferent del freàtic.

Interacció Riu-Aqüífer

• Rius influents: alimenten l'aqüífer.
• Rius efluents: l'aqüífer alimenta el riu.

Fenòmens Associats a les Aigües Subterrànies

• Escolament: l'aigua subterrània que brolla retorna a la superfície.
• Esfondraments: fenòmens causats per la dinàmica de les aigües subterrànies que dissolen les capes solubles del subsòl. En excavar l'aigua, el pes de les roques superiors provoca un esfondrament. Són comuns en roques calcàries i evaporítiques.
• Carst: procés pel qual l'aigua s'infiltra pels massissos calcaris. La carstificació és la dissolució de roques carbonatades i guixos per aigües àcides.

Sobreexplotació d'Aqüífers

La sobreexplotació es produeix quan el ritme d'extracció d'aigua és superior al de recàrrega. Els seus impactes inclouen:

• Descens del nivell freàtic.
• Disminució de la pressió hidrostàtica, que pot desestabilitzar edificis.
• Dessecació dels aiguamolls, ja que l'aigua retrocedeix per l'esgotament de l'aqüífer.
• Intrusió marina: entrada d'aigua marina a l'aqüífer en períodes de menor recàrrega, provocant salinització i disminució de la qualitat de l'aigua (augment de clor).

Contaminació d'Aqüífers

La contaminació dels aqüífers provoca escassetat d'organismes i una autodepuració limitada.

Mesures de Gestió i Prevenció

• Regular les extraccions i recarregar artificialment els aqüífers.
• Dissenyar dispositius susceptibles a la salinització.
• Realitzar extraccions selectives d'aigua marina a la zona d'intrusió.
• Obstaculitzar la intrusió amb murs de contenció.

Geodinàmica Interna i Riscos Naturals

Terratrèmols

Conceptes Bàsics

• Hipocentre: punt on es produeix el terratrèmol.
• Epicentre: punt de la superfície on arriben primer les ones.

Mecanisme dels Terratrèmols

Un terratrèmol és el resultat del comportament elàstic de les roques. L'energia s'acumula progressivament a les roques sotmeses a grans esforços. La força de fregament entre els blocs impedeix el moviment de les falles. Quan la tensió supera el límit de resistència, la falla es reactiva i l'energia s'allibera, produint ones sísmiques.

Mesura dels Terratrèmols

• Escala de Mercalli: mesura la intensitat a partir de l'observació dels danys causats. Es representa en mapes d'isosistes.
• Escala de Richter: mesura la magnitud a partir de l'amplitud de l'ona sísmica més gran i la distància a l'epicentre.

Risc Sísmic a Espanya

El risc sísmic a Espanya és elevat, ja que la conca del Mediterrani es troba entre la placa Euroasiàtica i l'Africana. Les zones de major risc són les serralades joves i les zones marines.

Gestió del Risc Sísmic

• Previsió sísmica: elaboració de mapes de situació d'epicentres i detecció de precursors.
• Prevenció: ordenació territorial, normatives antisísmiques en la construcció d'edificis, edificis sismoresistents i educació ciutadana.

Vulcanisme

Productes Volcànics i Riscos Associats

• Lava: magma alliberat dels gasos. Pot ser fluida (bàsica) o viscosa (àcida).
  • Riscos: colades de lava (corrents de lava que es desplacen pendent avall) i explosions (erupcions violentes causades per laves viscoses).
• Piroclasts: fragments de roca volcànica com cendres, lapil·li, bombes i escòria.
  • Riscos: impactes directes i esfondrament per acumulació. Les cendres també comporten riscos per a l'aviació i poden causar canvis climàtics.
• Gasos: dissolts en el magma (CO2, SO2, SO3, CH4, HCl...).
  • Riscos: núvols ardents (mescla de gasos i cendres).

Fenòmens de Vulcanisme Atenuat

• Fumaroles: emanacions de gasos.
• Fonts termals: aigües calentes amb substàncies minerals.
• Guèisers: fonts termals que emeten aigua i vapor de forma intermitent.

Altres Riscos Volcànics

• Lahars: colades de fang que poden aïllar poblacions.
• Tsunamis: generats per col·lapses volcànics o erupcions submarines.

Gestió del Risc Volcànic

• Monitorització i Predicció: detecció de sismes i sorolls, observació de fumaroles, deformacions del terreny i emissions de cendres.
• Planificació: elaboració de mapes de perillositat, vulnerabilitat i exposició.