Características del movimiento del agua kárstica
La velocidad del agua kárstica cambia mucho, por lo que los cambios en su patrón de flujo también son complejos. En los poros disueltos y las fracturas, el agua subterránea se filtra lentamente y el flujo de agua es laminar; en las tuberías kársticas, como cuevas y ríos subterráneos, el agua subterránea fluye a gran velocidad y, a menudo, en estado turbulento; fisuras de corrosión entre ellos, la mayor parte muestra un estado de flujo mixto de transición.
El tamaño de la sección transversal de las tuberías kársticas varía de un lugar a otro. Algunos lugares forman pasillos y otros pueden ser muy estrechos; otros tienen embudos, pozos, sumideros, tragaluces, etc. , están conectados a la superficie y, en algunos lugares, son simplemente tuberías aisladas. Por lo tanto, el movimiento del agua kárstica suele limitarse al libre flujo superficial en algunas zonas (cuando hay claraboyas que comunican con la superficie, o cuando las cavernas subterráneas no están completamente llenas de agua subterránea), mientras que en otras zonas está restringido por tuberías aisladas, que es flujo de agua a presión. Al mismo tiempo, las secciones transversales de los medios acuosos kársticos son diferentes, lo que resulta en grandes diferencias en la energía del flujo de agua subterránea en diferentes secciones transversales. La energía del flujo del agua con una sección estrecha es mayor y la energía del flujo del agua con una sección más ancha es menor, por lo que el nivel piezométrico del agua subterránea fluctúa mucho (Figura 11-12).
Figura 11-12 Diagrama esquemático de los cambios en el nivel del agua bajo la medición de la presión del agua de una tubería kárstica (según Ren Tianpei et al., 1986) (la dirección de la flecha indica la dirección del agua subterránea y su longitud indica la magnitud relativa de la velocidad).
Debido al desarrollo desigual del karst, el grado de conexión hidráulica entre los medios acuíferos varía mucho. En muchos casos, las líneas de flujo de agua subterránea se interpenetran y no se mezclan entre sí, lo que da como resultado una coexistencia uniforme. niveles de agua y tuberías cerradas y aisladas. El ejemplo más típico es el pozo cerca de St. Dunstan en Inglaterra, donde hay dos manantiales aislados de la misma altura, separados por sólo unos pocos metros, pero cuya calidad y cantidad de agua son completamente diferentes. Las pruebas con trazadores indican que uno de ellos es alimentado por un flujo de agua poco profundo y el otro por una tubería profunda y aislada. Por lo tanto, al dibujar isobaras o isobaras en zonas kársticas, debe haber perforaciones suficientemente densas que no puedan interpolarse simplemente linealmente como en el caso del agua intersticial de capas sueltas.
En zonas con fuerte karst, los ríos superficiales suelen ser capturados por ríos subterráneos y sumergidos bajo tierra. Después de fluir una cierta distancia bajo tierra, debido a las limitaciones de las condiciones de desarrollo del canal del río, fluye nuevamente a la superficie y continúa fluyendo en forma de río. Los tramos de río que se encuentran en la superficie se denominan corrientes abiertas y los tramos de río que fluyen bajo tierra se denominan corrientes subterráneas. Este fenómeno de alternancia de flujo abierto y corriente subterránea es muy común en muchas zonas kársticas nacionales y extranjeras.
La dirección de escorrentía del agua kárstica generalmente se desplaza desde la zona de recarga a la zona de descarga, pero en otras direcciones también se produce intercambio de agua entre diferentes medios acuíferos que están conectados hidráulicamente, como el flujo bidireccional entre medios duales. Durante la temporada de inundaciones, los niveles de agua aumentan rápidamente debido a la rápida recarga puntual de sumideros y depresiones cerradas. Sin embargo, debido a la lenta recarga de infiltración de los poros disueltos y las fracturas cercanas, el nivel del agua aumenta lentamente, lo que resulta en una diferencia de presión entre los medios duales que contienen agua. Por lo tanto, por un lado, el agua de la tubería se mueve hacia la salida de descarga y, por otro lado, rellena lateralmente los poros disueltos circundantes y los medios de fisuras disueltos. Durante la estación seca, muchos flujos de tuberías no tienen una recarga evidente en la superficie debido a que los canales de drenaje no están obstruidos, el nivel del agua dentro de ellos desciende rápidamente; sin embargo, debido al efecto de liberación lenta del agua, el nivel del agua en los poros circundantes se disuelve; y las redes de fisuras caen lentamente. En este momento, bajo la acción de la diferencia de presión, el agua fluye desde los poros disueltos y agrieta el medio hacia la tubería, formando un flujo básico en la tubería (Figura 11-13). Esta situación es común en el sur y el norte de Guizhou. El movimiento del agua kárstica no sólo tiene las características de fluctuaciones verticales, sino que también tiene las características de un flujo bidireccional entre medios duales en dirección horizontal, lo que resulta en cambios en el nivel del agua en diferentes estaciones (Figura 11-14).
Figura 11-13 Diagrama de estructura hidrodinámica del flujo de difusión y flujo de tubería en un acuífero kárstico
Figura 11-14 Diagrama esquemático de la superficie de presión del agua de una tubería kárstica y un sistema de fisuras en diferentes estaciones ( según Yuan Daoxian et al., 1988).