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Academic Year/course: 2022/23

26410 - Hydrogeology


Syllabus Information

Academic Year:
2022/23
Subject:
26410 - Hydrogeology
Faculty / School:
100 - Facultad de Ciencias
Degree:
296 - Degree in Geology
588 - Degree in Geology
ECTS:
7.0
Year:
2
Semester:
Second semester
Subject Type:
Compulsory
Module:
---

1. General information

1.1. Aims of the course

1.-Acquisition of the main concepts of Hydrogeology.

2.-Acquisition and use of hydrogeological date.

3.-Acquisition of knowledge about investigation and exploitation of groundwater.

4.-Acquisition of knowledge about the physical-chemistry of groundwater and contamination.

5.-Acquisition of knowledge on resource estimation and groundwater management.

6.-Acquisition of knowledge about the role of groundwater in geological processes.

The subject and its expected results are aligned with the Sustainable Development Goals (SDG) of the United Nations 2030 Agenda (https://www.un.org/sustainabledevelopment/es/), in such a way that the acquisition of the results of Learning of the subject provides training and competence to contribute to some extent to its achievement especially in Goal 6: Clean water and sanitation.

1.2. Context and importance of this course in the degree

The subject aims to understand and assimilate the concepts, theories and models of water flow through geological materials, its importance as a geological agent, and its socio-economic interest in today's world. It is a subject located within the context of APPLIED GEOLOGY. Proper follow-up of the subject requires basic knowledge of Geology (lithostratigraphy and tectonics), geological cartography, basic sciences (mathematics, physics and chemistry), and sufficient knowledge of user computing.

1.3. Recommendations to take this course

To adequately study this subject, it is necessary to have a good level of knowledge of Geology. It is also necessary to be able to interpret geological maps and handle modern cartography techniques (geographic information systems and use of GPS). It is convenient for the student to have extensive knowledge of regional geology (Iberian Mountain Range, Pyrenees and Tertiary Ebro Basin). The student must have a sufficient level of mathematics and basic knowledge of spreadsheets.

2. Learning goals

2.1. Competences

Ability to handle the main concepts of Hydrogeology

Ability to adapt and use the basic tools of Hydrogeology

Ability to collect information on all aspects related to groundwater (inventories of water points, databases...)

Ability to manage geo-referenced data and the use of Geographic Information Systems

Ability to project the exploration and exploitation of groundwater, including the design and monitoring of drilling, surveys and water collection

 Ability to manage physical-chemical data of water and its interpretation

Capacity in resource estimation and groundwater management

Ability to issue hydrogeological reports, and to implement them in other administrative reports (environmental impact assessments, discharge declarations, geotechnical reports...)

2.2. Learning goals

The student, to pass this course, must demonstrate the following results...

Ability to identify geological formations according to their hydrogeological parameters (mainly porosity and permeability)

Ability to explain and relate qualitatively and quantitatively the existing connection between all the components of the natural and artificial hydrological cycle.

Ability to acquire, analyze and synthesize hydrological information through the use of current techniques (GIS, databases, Excel sheets...)

Ability to use hydrogeological research-prospecting techniques, both for the exploitation and management of underground water resources.

Ability to carry out the design, execution and exploitation of groundwater catchments

2.3. Importance of learning goals

The management of water resources is a priority issue in the policies of European governments: The European Water Framework Directive considers the need to guarantee the supply of quality water to the populations, the conservation of wet ecosystems, and sets as an objective for 2014 a good quality for all water masses. The need for technicians trained in understanding and analyzing the different phases of the hydrological cycle, both natural and artificial, is increasingly evident. In this sense, the learning results of this subject open an important professional perspective to the students who take it.

 

3. Assessment (1st and 2nd call)

3.1. Assessment tasks (description of tasks, marking system and assessment criteria)

In the normal development of the subject, that is, carried out in person by the student during the course, the evaluation activities will consist of a continuous evaluation of the different learning activities and a final written test. The different evaluation activities designed are detailed below:

1. Written test on basic knowledge: The written tests will consist of questions that require short answers (limited response tests) or that require a broad development of the topic (essay tests or free and open response). Two problems similar to those solved in the cabinet practices are also included. The written test will be based on the scheduled learning activities program. The written test accounts for up to 50% of the evaluation, although it MUST BE EQUAL TO OR GREATER THAN 4 to average with the continuous evaluation grades.

2. Individual tasks with continuous evaluation: The works carried out in practices and others that are proposed, must be delivered in the ADD weekly, individually and carried out by hand, constituting the main part of the continuous evaluation. A Seminar will be given, the summary of which will be part of the tasks to be delivered. Within the continuous evaluation, the use of questionnaires will be considered. Continuous assessment will account for up to 40% of the final assessment. Attendance at practical problems will be compulsory.

3. Preparation of a complete practice notebook in digital format: all the problems carried out in the practices and other complementary ones that the student must solve personally will be included. A summary of the knowledge acquired in the field trips, which are also mandatory, will be included in the Practice Notebook. This notebook accounts for up to 10% of the fine grade.

GLOBAL EVALUATION TEST

Students who have not followed the subject in person, and those who still wish to do so, will have the right to a global evaluation test that will include:

- Examination of theoretical concepts similar to the one carried out for face-to-face students

- A written test on practical cabinet exercises (problems).

-Delivery of a complete practice notebook in digital format, with an annex that includes the development of all the practices carried out by hand.

 

4. Methodology, learning tasks, syllabus and resources

4.1. Methodological overview

The methodology followed in this course is oriented towards the achievement of the learning objectives. A wide range of teaching and learning tasks are implemented, such as lectures, problem-solving sessions, field trips and autonomous work and study.

4.2. Learning tasks

This course is organized as follows:

  • Lectures (32 hours). In addition to the lectures, where the main topics will be developed, practice sessions contribute to strengthen, extend, and apply previous concepts.
  • Problem-solving sessions (28 hours).
  • Fieldwork (2 trips, 10 hours).
  • Autonomous work and study (105 hours).

 

4.3. Syllabus

This course will address the following topics:

  • Topic 0. Introduction to hydrogeology
  • Topic 1. The hydrologic cycle
  • Topic 2. Porous media: porosity and permeability
  • Topic 3. Aquifers, aquitards and aquicludes
  • Topic 4. Storage parameter
  • Topic 5. Fluid Energy: the Bernoulli equation
  • Topic 6. Hydraulic head and hydraulic potential
  • Topic 7. Darcy´s Law
  • Topic 8. Equations of Groundwater flow
  • Topic 9. Streamlines and flow nets
  • Topic 10. Analytical solution of one and two-dimensional groundwater flow problems
  • Topic 11. Groundwater modelling
  • Topic 12. Groundwater flow patterns: Models of Hubbert and Toth
  • Topic 13. Groundwater investigation techniques
  • Topic 14. Water wells: design and construction
  • Topic 15. Drilling techniques
  • Topic 16. Well hydraulics: Thiem, Theis and Jacob equations
  • Topic 17. Groundwater in various geologic settings
  • Topic 18 .Groundwater interaction with stream and lakes
  • Topic 19. Recharge and infiltration estimation
  • Topic 20. Groundwater discharge: springs and wetlands.
  • Topic 21. Heat transport and groundwater flow
  • Topic 22. Chemical hydrogeology
  • Topic 23. Groundwater quality and contaminant hydrogeology

4.4. Course planning and calendar

Further information concerning the timetable, classroom, office hours, assessment dates and other details regarding this course will be provided on the first day of class or please refer to the Faculty of Sciences and Earth Sciences Department websites (https://ciencias.unizar.es; https://cienciastierra.unizar.es) and Moodle.

4.5. Bibliography and recommended resources

http://psfunizar10.unizar.es/br13/egAsignaturas.php?codigo=26410


Curso Académico: 2022/23

26410 - Hidrogeología


Información del Plan Docente

Año académico:
2022/23
Asignatura:
26410 - Hidrogeología
Centro académico:
100 - Facultad de Ciencias
Titulación:
296 - Graduado en Geología
588 - Graduado en Geología
Créditos:
7.0
Curso:
2
Periodo de impartición:
Segundo semestre
Clase de asignatura:
Obligatoria
Materia:
---

1. Información Básica

1.1. Objetivos de la asignatura

La asignatura y sus resultados previstos responden a los siguientes planteamientos y objetivos:

1.-Adquisición de los principales conceptos de la Hidrogeología.
2.-Adquisición y uso de la información hidrogeológica.
3.-Adquisición de conocimientos sobre prospección, captación y explotación de aguas subterráneas.
4.-Adquisición de conocimientos sobre la físico-química del agua subterránea y contaminación.
5.-Adquisición de conocimientos sobre estimación de recursos y gestión del agua subterránea.
6.-Adquisición de conocimientos sobre el papel agua subterránea en los procesos geológicos.

La asignatura y sus resultados previstos están alineados con los Objetivos de Desarrollo Sostenible (ODS) de la Agenda 2030 de Naciones Unidas (https://www.un.org/sustainabledevelopment/es/), de tal manera que la adquisición de los resultados de aprendizaje de la asignatura proporciona capacitación y competencia para contribuir en cierta medida a su logro especialmente en el Objetivo 6: Agua limpia y saneamiento.

1.2. Contexto y sentido de la asignatura en la titulación

La materia tiene como objetivos comprender y asimilar los conceptos, teorías y modelos de flujo del agua a través de los materiales geológicos, su importancia como agente geológico, y su interés socio-económico en el mundo actual. Se trata de una asignatura enclavada dentro del contexto de la GEOLOGIA APLICADA. El seguimiento adecuado de la asignatura requiere de conocimientos básicos de Geología (litoestratigrafía y tectónica), cartografía geológica, ciencias básicas (matemáticas, física y química), y conocimientos suficientes de informática de usuario.

1.3. Recomendaciones para cursar la asignatura

Para cursar adecuadamente esta asignatura es preciso contar con un buen nivel de conocimientos de Geología. Es preciso también ser capaz de interpretar mapas geológicos y manejar técnicas modernas de cartografía (sistemas de información geográfica y utilización de GPS). Es conveniente que el estudiante disponga de amplios conocimientos sobre geología regional  (Cordillera Ibérica, Pirineos y Cuenca del Ebro). El estudiante deberá tener un nivel suficiente de matemáticas y conocimientos básicos sobre hojas de cálculo.

2. Competencias y resultados de aprendizaje

2.1. Competencias

Al superar la asignatura, el estudiante será más competente para...

Capacidad de manejar los principales conceptos de la Hidrogeología

Capacidad para adaptar y utilizar las herramientas básicas de la Hidrogeología

Capacidad para recabar información de todos los aspectos relacionados con el agua subterránea (inventarios de puntos de agua, bases de datos...)

Capacidad para el manejo de datos geo-referenciados y el uso de los Sistema de Información Geográfica

Capacidad para proyectar la exploración y explotación de aguas subterráneas, incluido el diseño y seguimiento de perforaciones, sondeos y captaciones de agua

Capacidad para el manejo de datos físico-químicos del agua y su interpretación

Capacidad en la estimación de recursos y gestión de agua subterránea

Capacidad para emitir informes hidrogeológicos, y para implementarlos en otros informes administrativos (evaluaciones de impacto ambiental, declaración de vertidos, informes geotécnicos...)

2.2. Resultados de aprendizaje

El estudiante, para superar esta asignatura, deberá demostrar los siguientes resultados...

Capacidad para identificar las formaciones geológicas según sus parámetros hidrogeológicos (porosidad y permeabilidad principalmente).

Capacidad para explicar y relacionar cualitativa y cuantitativamente la conexión existente entre todos los componentes del ciclo hidrológico natural y artificial.

Capacidad para adquirir, analizar y sintetizar información hidrológica mediante la utilización de técnicas actuales (GIS, bases de datos, hojas excel...).

Capacidad para utilizar las técnicas de investigación-prospección hidrogeológica, tanto para la explotación como para la gestión de los recursos hídricos subterráneos.

Capacidad para llevar a cabo el diseño, ejecución y explotación de captaciones de agua subterránea.

Capacidad para adquirir, analizar y sintetizar datos físico-químicos de las aguas.

2.3. Importancia de los resultados de aprendizaje

La gestión de los recursos hídricos es un tema prioritario en las políticas de los gobiernos europeos: La Directiva Marco Europea del Agua considera la necesidad de garantizar el abastecimiento de agua de calidad a las poblaciones, la conservación de los ecosistemas húmedos, y plantea como objetivo alcanzar una buena calidad para todas las masas de agua. La necesidad de técnicos preparados en comprender y analizar las distintas fases del ciclo hidrológico, tanto natural como artificial, es cada vez más evidente. En ese sentido, los resultados del aprendizaje de esta asignatura abren una perspectiva profesional importante a los estudiantes que la cursan.

3. Evaluación

3.1. Tipo de pruebas y su valor sobre la nota final y criterios de evaluación para cada prueba

En el desarrollo normal de la asignatura, es decir, realizada de forma presencial, las actividades de evaluación constarán de una evaluación continua de las distintas actividades de aprendizaje y de una prueba final escrita. A continuación se detallan las distintas actividades de evaluación diseñadas:

1. Prueba escrita sobre los conocimientos básicos: Las pruebas escritas estarán constituidas por preguntas que requieran respuestas cortas (pruebas de respuesta limitada) o que exijan un desarrollo amplio del tema (pruebas de ensayo o respuesta libre y abierta). Se incluyen también dos problemas similares a los resueltos en las prácticas de gabinete. La prueba escrita estará basada en el programa de actividades de aprendizaje programado. 

La prueba escrita supone el 50 % de la evaluación,y la calificación DEBERÁ SER IGUAL O SUPERIOR A 4,0 para promediar con las calificaciones de evaluación continuada.

2. Tareas individuales con evaluación continua: Los trabajos realizados en prácticas y otros que se propongan, deberán entregarse en el ADD como tareas semanales, de forma individual y realizados a mano, constituyendo la parte principal de la evaluación continua. Dentro de la evaluación continua se considerará la utilización de cuestionarios de preguntas. Se impartirá un Seminario cuyo resumen y posible cuestionario formará parte de las tareas a entregar. La evaluación continua supondrá el 50 % de la evaluación final. La asistencia a las prácticas de problemas tendrá carácter obligatorio.

PRUEBA GLOBAL DE EVALUACIÓN

Los estudiantes que no hayan seguido la asignatura de forma presencial, y los que aun habiéndolo hecho así lo deseen, tendrán derecho a una prueba global de evaluación que comprenderá:

-Examen de conceptos teóricos similar al realizado para los alumnos presenciales.

-Una prueba escrita sobre ejercicios prácticos de gabinete (problemas).

-Entrega de un cuaderno de prácticas completo en formato digital, con un anexo que incluya el desarrollo de todas las prácticas realizado a mano.

4. Metodología, actividades de aprendizaje, programa y recursos

4.1. Presentación metodológica general

El proceso de aprendizaje que se ha diseñado para esta asignatura se basa en lo siguiente:

La parte teórica de la asignatura se impartirá básicamente mediante clases magistrales de carácter participativo. Previamente a su impartición los contenidos  estarán disponibles en la correspondiente página Web del Anillo Digital Docente de la Universidad de Zaragoza. La visión general de esos conocimientos teóricos adquiridos, se complementa con la actividad práctica de gabinete, laboratorio y tutorización.

Se han diferenciado 6 grandes grupos de contenidos, con su correspondiente distribución temporal de clases magistrales, seminarios, resolución de problemas y trabajos de campo:

1.-Adquisición de los principales conceptos de la Hidrogeología.
Metodología: Clases magistrales, Clase de resolución de problemas y laboratorio.
2.-Adquisición y uso de la información hidrogeológica.
Metodología: Clases magistrales, Clase de resolución de problemas y laboratorio, Salida campo.
3.-Adquisición de conocimientos sobre prospección, captación y explotación de aguas subterráneas.
Metodología: Clases magistrales, Clase de resolución de problemas y laboratorio, Seminario.
4.-Adquisición de conocimientos sobre la físico-química del agua subterránea.
Metodología: clases magistrales, Clase de resolución de problemas y laboratorio, Seminario, Salida campo.
5.-Adquisición de conocimientos básico sobre estimación de recursos y gestión del agua subterránea.
Metodología: Clases magistrales, Clase de resolución de problemas y laboratorio, Seminario.
6.-Adquisición de conocimientos sobre el papel del agua subterránea en los procesos geológicos.
Metodología: Clases magistrales.

4.2. Actividades de aprendizaje

El programa que se ofrece al estudiante para ayudarle a lograr los resultados previstos comprende las siguientes actividades...

Clases magistrales participativas: 32 horas presenciales. 

Prácticas de gabinete-laboratorio: 28 horas presenciales. 

Trabajo de campo: 2 salidas al campo, que representan 10 horas presenciales. 

El alumno dispone de 105 horas de trabajo no presencial para la realización de trabajo prácticos, finalización de los problemas de gabinete, y para la preparación de los exámenes teóricos.

Nota final: 

Las actividades docentes y de evaluación se llevarán a cabo de modo presencial salvo que, debido a la situación sanitaria, las disposiciones emitidas por las autoridades competentes y por la Universidad de Zaragoza obliguen a realizarlas de forma telemática o semi-telemática con aforos reducidos rotatorios.

4.3. Programa

PROGRAMA DE TEORÍA:

-Principios básicos de hidrogeología
-Fundamentos de hidráulica general
-La ecuación general del movimiento del agua subterránea
-Exploración de agua subterránea
-Agua subterránea y materiales geológicos
-Perforaciones y sondeos
-Hidráulica de captaciones
-Relación aguas superficiales-subterráneas y humedales
-Hidroquímica básica y contaminación de las aguas subterráneas
-Aguas termales, minerales y mineromedicinales
-Hidrogeología regional
-Balance hídrico y estimación de recursos
-Hidrogeología y procesos geológicos
-Gestión y administración de aguas subterráneas
-Introducción a la modelización del flujo subterráneo

PROGRAMA DE PRÁCTICAS:

-Precipitación, evaporación en lámina libre y balance de agua en el suelo.
-Hidrología con datos insuficiente. Hidrograma de crecida. 
-Evaluación de la capacidad de un terreno para almacenar y transmitir agua
-Ejemplos de aplicación de la Ley de Darcy
-Resolución de problemas mediante aplicación de la ley de Darcy
-Ejemplos de aplicación de trazadores
-Redes de flujo (método de relajación, aplicación con Excel)
-Ecuación de Dupuit-Forheinmer (aplicación con Excel)
-Utilización de bases de datos hidrológicas
-Sistemas de información geográfica: utilización de GEOVISOR
-Construcción de un pozo de bombeo y dimensionamiento de la zona filtrante
-Interpretación bombeo de ensayo régimen permanente
-Interpretación bombeo de ensayo régimen variable: Theis y Hantush
-Interpretación bombeo de ensayo régimen variable: Jacob
-Campo de pozos y barreras hidráulicas
-Ensayo de recuperación y eficiencia de un pozo
-Equipos de elevación y coste del agua
-Utilización hojas Excel para interpretación de bombeos de ensayo
-Utilización de programas específicos para interpretación de bombeos de ensayo
-Infiltrómetros y ensayos de evaluación de la permeabilidad 
-Programas Cuttos: Descomposición del hidrograma de decrecida: escorrentía superficial y subterránea
-Programa Stella: Dinámica de sistemas aplicada a la Hidrogeología 
-Interpretación de datos hidroquímicos (1): unidades, gráficas y clasificación
-Interpretación de datos hidroquímicos (2): bancos de datos, utilización e interpretación
-Perímetro de protección de captaciones de agua subterránea

4.4. Planificación de las actividades de aprendizaje y calendario de fechas clave

Calendario de sesiones presenciales y presentación de trabajos

Las clases teóricas y prácticas se realizarán los días y horas establecidos en el calendario oficial a lo largo del periodo lectivo. Las TAREAS solicitadas serán entregadas en el ADD en la fecha indicada.

- Inicio clases teóricas. En Febrero, según calendario académico aprobado por la Facultad de Ciencias y publicado en su página web

- Inicio clases prácticas. En Febrero, según calendario académico aprobado por la Facultad de Ciencias y publicado en su página web

- Mes de mayo: Impartición de Seminario por Profesor Colaborador Externo

- Finales de mes de mayo: Fin de las clases teóricas.

- Finales de mes de mayo: Fin de las clases prácticas.

- 1º Convocatoria: Según calendario de exámenes aprobado por la Facultad de Ciencias y publicado en su página web.

- 2º Convocatoria: Según calendario de exámenes aprobado por la Facultad de Ciencias y publicado en su página web.

Prácticas de campo: aprobado por el departamento de Ciencias de la Tierra y publicado en su página web

4.5. Bibliografía y recursos recomendados

http://psfunizar10.unizar.es/br13/egAsignaturas.php?codigo=26410