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Recursos hídricos y gestión del agua

 

6. RECURSOS HÍDRICOS Y GESTIÓN DEL AGUA

           

Se entiende por recursos hídricos naturales de una región durante un determinado período de tiempo, al volumen de agua del que podría disponerse en dicha región de forma natural, es decir, sin obras artificiales, independientemente del origen superficial o subterráneo de esta agua.

            El período de tiempo que se suele considerar es el año hidrológico, que es un período continuo de doce meses que comienza cuando el almacenamiento superficial y subterráneo de agua se reduce al mínimo. En España el año hidrológico comienza el 1 de octubre y termina el 30 de septiembre.

            Pese a la abundancia de agua en la Tierra, en diversas regiones del planeta existen problemas de falta de agua que empiezan a ser graves en algunos casos, debido a que la distribución pluviométrica es muy irregular.

            Países pobres y países ricos se diferencian por sus consumos medios de agua por habitante, que en los de extrema pobreza puede llegar a un máximo de 5 litros, mientras los ricos llegan a consumir hasta 350 litros diarios por persona en usos domésticos.

            Podemos diferenciar dos tipos de recursos hídricos.

a) Agua superficial . Es el agua procedente de la lluvia y el deshielo que discurre con rapidez sobre el suelo y alimenta arroyos, charcas y ríos. Esta agua constituye la escorrentía superficial, que proporciona la mayor parte del agua utilizada.

b) Agua subterránea . Constituye el agua de precipitación infiltrada en el subsuelo que escapa de la evapotranspiración y desciende hasta llegar a una capa impermeable que la retiene, acumulándose encima y saturando los huecos del terreno formando un acuífero.

            La gestión del agua tiene como objetivo el diseño y ejecución de un conjunto de acciones que permitan satisfacer las demandas actuales de agua, y las que se proyectan en el futuro, y a la calidad requerida para cada uso, generando impactos ambientales mínimos.

             Estas acciones suponen una gestión integral del agua, desde la captación y almacenamiento del agua, hasta las políticas de ahorro, pasando por su distribución, transporte, depuración, acondicionamiento y reutilización.

            Compete al Estado la planificación hidrológica, que tendrá como objetivos:

  • Satisfacer las demandas de agua y equilibrar el desarrollo regional, incrementando la disponibilidad del recurso.
  • Mejorar la calidad de las aguas, racionalizando su uso en armonía con el medio ambiente y demás recursos naturales.

            La planificación se realiza a través de los Planes Hidrológicos de Cuenca y el Plan Hidrológico Nacional; por medio de ellos se marca y define la política hidráulica del Estado.

 

      

Esta planificación, a veces, crea grandes conflictos de intereses entre las distintas autonomías del Estado como ocurre con el transvase Tajo-Segura y con el proyecto del transvase del Ebro.

      Una buena gestión del agua es imprescindible no solo en nuestro país, sino a nivel mundial, donde los expertos ven zonas de posibles conflictos bélicos, aquellos donde escasea el agua, como por ejemplo Oriente Medio.

 

6.1. LAS AGUAS SUPERFICIALES: EMBALSES Y TRASVASES

            Una parte del 0,02 % de las aguas superficiales líquidas fluye siguiendo la topografía, mientras que el resto se aloja en depresiones geológicas. Por escorrentía, se entiende la parte de la precipitación que llega a las corrientes superficiales de una cuenca. Se consideran varios tipos de escorrentía:

*    Escorrentía superficial. Corresponde a la precipitación que no se infiltra y llega a la red de drenaje moviéndose sobre la superficie, por acción de la gravedad, 043no quedando retenida en depresiones del suelo, y que escapa a los fenómenos de evapotranspiración.

-   Escorrentía hipodérmica o subsuperficial. Es el agua de precipitación, que tras infiltrarse, se mueve lateralmente por los horizontes superiores para reaparecer a la superficie e incorporarse a la red de drenaje superficial.

-    Escorrentía subterránea. Es la precipitación que se infiltra hasta alcanzar la capa freática, circulando a través de acuíferos hasta alcanzar la red de drenaje.

            La cantidad de agua que se infiltra depende de los siguientes factores:

*    Tipo de precipitaciones. Mucha cantidad de agua caída en muy poco tiempo se infiltra peor que la misma cantidad de agua distribuida a lo largo de un período mayor.

*    Tipo de suelo. Un suelo más arenoso permite mayor circulación del agua que uno arcilloso.

*    Vegetación. A más vegetación, más infiltración y menos escorrentía superficial.044

*    Pendiente. A mayor pendiente, menor infiltración y mayor escorrentía superficial.

            Muchas formas de alteración artificial de los suelos (la sobreexplotación agrícola, el sobrepastoreo, los incendios...) tienden a disminuir la capacidad de infiltración e incrementar la escorrentía. Las consecuencias son la pérdida de suelo por erosión y disminución de las reservas de agua (sequías), procesos que se conocen con el nombre de desertificación.

            Los sistemas fluviales modelan prácticamente la totalidad de la superficie terrestre, salvo los grandes desiertos y las zonas glaciares. Los cursos de agua que fluyen por las zonas más bajas configuran las llamadas redes de drenaje. Los interfluvios comprenden dos vertientes de dos valles distintos, actuando las cimas como divisoria de aguas.  Las zonas más bajas de los valles (talweg) se corresponden con los cauces de los ríos.

            Toda la superficie cuyas aguas van a parar al mismo río, lago o mar, configura la cuenca hidrográfica de dicho río (Almanzora, Ebro, Guadalquivir...) y se agrupan en vertientes según drenen a un océano u otro. En Andalucía, tenemos dos vertientes, mediterránea y atlántica.

            Las cuencas  pueden ser:

  • Exorreicas , si vierten el agua al mar.
  • Endorreicas , si las vierten a una zona interior del continente aislada del mar, en la que puede haber o no un lago, como son el mar Muerto y el mar de Aral.
  • Arreicas ,  si no llegan a ningún lugar las aguas, como puede ocurrir  en los desiertos, donde las aguas se infiltran o evaporan. 

            Todo curso de agua viene determinado por el caudal, que es la cantidad de agua que pasa a través de la sección transversal de un cauce fluvial en un periodo de tiempo dado y se mide en m3/s.

CAUDAL (m3/s) = ANCHURA DEL CAUCE (m) x PROFUNDIDAD (m) x VELOCIDAD (m/s)

            El funcionamiento de un río como sistema hidráulico se describe mediante gráficos llamados hidrogramas.

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            Un hidrograma, es una curva que expresa la variación del caudal con respecto al tiempo. Sus características vienen determinadas por la geomorfología, el tipo de suelo, el régimen pluviométrico y la vegetación de la cuenca hidrográfica. Estos factores controlan las relaciones entre la precipitación y la escorrentía superficial de tal forma que le confieren al hidrograma un carácter exclusivo para una cuenca determinada.

            En un hidrograma podemos diferenciar los siguientes elementos:

a) Caudal de base. Corresponde al caudal circulante por el río antes de iniciarse la lluvia y después de que los efectos de la lluvia han desaparecido.

b) Curva de crecida. Es la rama ascendente y depende de la intensidad de la lluvia así como de las características de la cuenca (humedad del suelo, vegetación, pendiente...).

c) Caudal punta. Es el valor máximo de escorrentía superficial en el hidrograma. Se presenta después de que la lluvia ha finalizado. Cuando el río presenta su caudal punta o próximo a él se dice que está en crecida o avenida.

d) Curva de agotamiento. Es  la parte de la curva descendente, debido a la disminución de la escorrentía superficial.

e) Tiempo de respuesta o tiempo al pico. Es el tiempo en el que se presenta la máxima concentración de escorrentía superficial (caudal punta), contado a partir del inicio de la precipitación. El tiempo de respuesta está relacionado directamente con las características de drenaje de la cuenca, tales como pendiente del terreno, red de canales, permeabilidad del suelo, y forma de la cuenca.

             La punta del hidrograma se encuentra desfasada con relación al instante en que se ha producido la precipitación, debido al recorrido que las aguas precipitadas deben realizar por las vertientes, a lo largo de los afluentes y por el río principal hasta alcanzar el punto considerado del curso de éste. Una vez que ha cesado la precipitación sobre la cuenca, el caudal empieza a disminuir igualmente con un cierto retraso, hasta alcanzar el nivel base.

6.1.1. EMBALSES

            Las precipitaciones no son homogéneas, ni en el tiempo ni el espacio, sino que en ambos se producen máximos 046y mínimos que originan, en último extremo, las sequías e inundaciones. Por eso, una forma de mantener constante la cantidad de recursos hídricos es por medio de la construcción de depósitos, que son los embalses. Es evidente que con ello se evitan pérdidas y se consigue un mayor control para el uso del agua. No obstante, esa conversión de los cursos de agua en artificiales, que se consigue con la construcción de pantanos, puede tener algunos efectos no deseados. El primero de ellos es, por ejemplo, la gran resistencia social ante el intento de inundación de pueblos y valles enteros. El segundo aspecto negativo es el coste ambiental, con la posible influencia negativa sobre la flora y fauna locales. Un tercer aspecto es el resultado mismo de la obra. Es preciso tener buenas previsiones sobre el tiempo de colmatación, es decir, la vida útil del embalse, y también sobre el grado de eutrofización de las aguas, previsible según las características de la cuenca de recepción.

            Hoy día, con la maquinaria existente, es posible hacer embalses fuera de los cauces,  para diversas actuaciones como son, los riegos por goteo, la regulación de los caudales de los canales de trasvase, para la distribución del agua a  las comunidades de regantes, etc.

El caudal de compensación

             La construcción de presas a lo largo de los cauces de ríos altera completamente el funcionamiento natural de los mismos, ya que el agua que discurre a partir de cualquier embalse está regulada por el funcionamiento del mismo.

              En los procesos que tienen lugar en los ecosistemas fluviales, las fluctuaciones de caudal no representan un especial problema, aunque en ocasiones las grandes avenidas ocasionen arrastres de materiales y alteren la vegetación de ribera.047

             Cuando se pretende controlar el funcionamiento de un río, se requiere definir lo que se denomina caudal de compensación (caudal mínimo, ecológico o medioambiental), que se define como la cantidad de agua necesaria para mantener el conjunto del ecosistema río con unas determinadas características. La determinación del caudal influye en un gran número de aspectos de la ecología fluvial. Así, por ejemplo, hay una dependencia directa entre el caudal y la biomasa piscícola, ya que aquél influye en la estrategia de alimentación que viene determinada por la materia orgánica que el caudal arrastra. La misma distribución espacial de los organismos se relaciona con la granulometría del sustrato, que depende lógicamente del caudal. La morfología corporal de los peces es también una consecuencia directa de la velocidad del flujo hídrico, y también la producción primaria, determinada por la penetración de la luz, la temperatura, la concentración de nutrientes, es influida por el caudal.

               La fijación de un determinado caudal de compensación influye tanto en los procesos biológicos, como pueden ser las características de la vegetación de ribera o la posibilidad de servir de abrevadero a una serie de animales, como en los procesos geológicos, como por ejemplo, la alimentación de acuíferos.

           
Se han propuesto distintos métodos para el cálculo caudal de compensación. Hay diversos procedimientos estadísticos que se basan en la elaboración de datos hidrológicos, pero que pueden incluir también informaciones biológicas. De todas formas, cualquier valor calculado será de escasa utilidad si, por ejemplo, se mantienen vertidos que afecten la calidad de agua en la zona.

 

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6.2.1 TRASVASES DE AGUA

 

            Otra alternativa planteada es la construcción de trasvases para conducir el agua desde zonas con mayor abundancia hacia otras más deficitarias. La forma de trasvasar el agua es mediante acueductos o canales, que pueden crear un impacto ecológicamente mayor o menor, pero que permiten contribuir a satisfacer las demandas de una región, a costa de otra zona con mayor cantidad del recurso.

            La polémica suele surgir no sólo por si se debe o no conducir el agua de una región a otra, sino sobre todo por los volúmenes que se pretenda trasvasar.   

            Existen datos de los recursos disponibles (superficiales y subterráneos) en cada una de las cuencas hidrográficas del territorio español. Estas cifras indican una gran diferencia entre lo que los habitantes de unas y otras zonas pueden consumir y son esas cifras las que se tienen en cuenta a la hora de planificar los trasvases.

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6.2 PLANTAS DESALADORAS

 

Desalación del agua marina

            El agua del mar contiene un 3,5 % de sales minerales y el uso corriente de agua sólo admite un 0,1 % de sales disueltas. Por ese motivo, para poder utilizar el agua del mar y demás aguas salobres para el consumo se utilizan distintas técnicas de desalación o desalinización. Entre los métodos utilizados para desalinizar el agua del mar destacan los siguientes:

a) Destilación por corriente de vapor en varias etapas . 050Consiste en calentar el agua salada y hacer pasar el vapor resultante por una serie de cámaras. A medida que la temperatura de la salmuera disminuye, la presión en las sucesivas cámaras también lo hace con el fin de mantener el agua en forma de vapor hasta 

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el final del proceso. Al enfriarse el vapor circulante, cede calor que se utiliza para calentar los tubos de entrada de agua salada. El líquido que se ha ido condensando se recoge como agua desalada al terminar el proceso

 

b) Ósmosis inversa.
La ósmosis  es el paso espontáneo de moléculas de agua de una solución diluida a una solución concentrada a través de una membrana semipermeable que permite el paso del agua pero no de las sales disueltas, hasta alcanzar el equilibrio osmótico. Este paso se hace a una presión llamada presión osmótica. Aplicando a la solución concentrada una presión superior a la osmótica, el proceso se invierte (ósmosis inversa).052

            Podemos definir ósmosis inversa como la filtración bajo presión a través de una membrana semipermeable. Los poros de la membrana están concebidos de manera que la mayoría de las sales, de los inorgánicos y de los iones son eliminadas (90-99 %). Las moléculas de agua atraviesan fácilmente la membrana.

 

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  Plantas desaladoras

La desalación se realiza principalmente en plantas desaladoras instaladas en tierra firme hasta las cuales se lleva el agua de mar y desde las que se evacua la salmuera (residuo de agua muy salada) que se produce. Sin embargo, se están empezando a instalar desaladoras flotantes que toman el agua del mar directamente y vierten allí mismo la salmuera. El proceso, que requiere gran cantidad de energía, se alimenta con energía eólica en vez de utilizar  la electricidad de la  red de distribución.

 

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Cómo funciona una desaladora

 

6.3 RECURSOS ENERGÉTICOS

6.3.1 ENERGÍA HIDROELÉCTRICA

 

            Se basa en aprovechar la energía potencial del agua que fluye desde las montañas a la mar, impulsada por la gravedad para producir electricidad, previo paso por energía cinética utilizando turbinas acopladas a alternadores.

            Pocas veces el caudal de un río asegura un caudal de agua regular, de manera que pueda ser aprovechada directamente su energía potencial sin necesidad de embalsarla previamente. En la mayoría de los casos es necesario retener una importante cantidad de agua mediante la construcción de una presa, formándose así un embalse que produce un salto de agua para incrementar la energía potencial de la masa de agua embalsada y transformarla posteriormente en energía hidroeléctrica.

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            Evidentemente, no todo este potencial energético es aprovechable ya que los caudales dependen de la pluviometría y ésta varia con la climatología, que no es constante, aunque se pueda determinar un valor medio a lo largo del año.

            La energía hidráulica puede contribuir aún en mayor medida de lo que se está haciendo hoy día como fuente de energía alternativa a los combustibles fósiles. Esta circunstancia se ve avalada además por el hecho de que la energía potencial del agua es una de las formas más puras de energía, puesto que no es contaminante y puede suministrar trabajo sin producir residuos.

 

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6.3.2 ENERGÍA MAREAL

 

a) La energía de las mareas . Los ascensos y descensos del nivel del mar, provocados por la acción de las fuerzas gravitatorias del Sol y de la Luna, han sido aprovechados por el hombre para la producción de energía desde hace muchísimos años. La variación del nivel de los océanos hace que el agua entre y salga de estuarios y bahías generando unflujo de agua bidireccional. En zonas donde la oscilación de marea supera los 10 m, se pueden utilizar para generar energía eléctrica. Para ello se construye un dique que cierre una bahía y hacer que el agua circule a través de unas turbinas reversibles que generan electricidad.

 

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b) La energía de las olas . El oleaje es otra fuente de energía renovable que alberga un gran potencial generador de electricidad limpia. La energía cinética contenida en el movimiento de las olas puede transformarse en electricidad de distintas formas:

            El convertidor noruego Kvaerner, consiste en un tubo hueco de hormigón, de diez metros de largo, dispuesto verticalmente en el hueco de un acantilado. Las olas penetran por la parte inferior del cilindro y comprimen la columna de aire que busca la salida, lo que impulsa una turbina instalada en el extremo superior del tubo que al girar, activa un generador. Cuando la ola se retira del recinto, el cilindro reabsorbe el aire que había ascendido y el movimiento de ese aire hacia abajo vuelve a mover la turbina.

            El pato Salter, consiste en un flotador alargado cuya sección tiene forma de pato. La parte más estrecha del flotador se enfrenta a la ola con el fin de absorber su movimiento. Los flotadores giran bajo la acción de las olas alrededor de un eje cuyo movimiento de rotación acciona una bomba de aceite que se encarga de mover una turbina.  

 

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Convertidor noruego de Kvaerner         Pato de Salter

 

En la actualidad se están desarrollando diferentes dispositivos que permitan explotarla de forma más eficiente. Así, hay estructuras como la Anaconda, Pelamis, Boyas SRI, etc.

 

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  1. Anaconda. Se trata de un tubo de material flexible sumergido y lleno de agua de mar. El paso de las olas origina en él una onda que se transmite en toda su longitud y que se aprovecha para producir electricidad.
  2. Pelamis. Es una estructura flotante articulada. Cuando el oleaje mueve las articulaciones, se activan unos generadores que convierten la energía cinética de las olas en energía eléctrica que se transmite a través de un cable hasta la costa.
  3. Boyas SRI. Consiste en una serie de boyas que aprovechan las oscilaciones en la altura del agua para impulsar un  generador que produce electricidad.

 

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6.4 LAS AGUAS SUBTERRÁNEAS

 

            La Hidrogeología es la ciencia que se ocupa del estudio de las aguas subterráneas. Estas, representan el 14 % del total del agua dulce de la hidrosfera, mientras que los ríos representan el 0'004 %. No cabe duda de que el agua subterránea representa el mayor depósito de agua dulce que resulta fácilmente explotable por los seres humanos.

             El origen de las aguas subterráneas está en la infiltración en el terreno de las aguas superficiales en regiones karstificadas, materiales detríticos, rocas fisuradas... volviendo de nuevo a la superficie por evapotranspiración, formando manantiales, alimentando ríos y lagos o desembocando directamente en el mar.

 

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Movimiento del agua subterránea en un acuífero.

 

En el cuadro podemos ver un estudio comparativo entre las aguas subterráneas y las aguas superficiales.

 

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6.4.2 PROPIEDADES HIDRÁULICAS DE LAS ROCAS 

 

             Las rocas y el suelo constituyen el medio poroso en el que se almacenan y por el que circula el agua subterránea. Este medio poroso está formado por una agregación de granos minerales sólidos, separados y rodeados en mayor o menor grado por huecos, poros o intersticios, los cuales pueden estar ocupados por agua, gases o materia orgánica.

  • La porosidad determina la capacidad de almacenar fluidos tanto líquidos como gases.  Esta propiedad es adimensional y se suele expresar en %.
  • Determina la capacidad de un material para transmitir fluidos. Es, por tanto, una medida de la capacidad acuífera de un medio y juega un importante papel en la capacidad del mismo para la transmisión del agua a su través. La permeabilidad tiene dimensiones de velocidad y dada la generalmente lenta circulación del agua a través de los medios porosos suele expresarse en metros/día o en cm/s.

            La porosidad de los materiales consolidados depende entre otros factores, del grado de cementación y del estado de fracturación de la roca. La porosidad de los sedimentos o materiales sueltos dependerá del grado de compactación de los granos, de su forma, y de su distribución por tamaños.

            Hay procesos que pueden modificar el valor de la porosidad de un material en sentido de aumentarlo (fracturación o diaclasamiento, disolución, meteorización, etc.) o por el contrario de disminuirlo (cementación, compactación...).

            Podemos distinguir una porosidad primaria que es la que adquiere la roca durante su consolidación y que, por tanto, resulta de la propia petrología del material rocoso, y una porosidad secundaria adquirida con posterioridad a su consolidación, por mecanismos tales como la fracturación, diaclasamiento o  disolución.

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Formas en las que circula el agua

subterránea en un acuífero.

 

Parte del agua que ocupa los huecos del medio poroso queda retenida por fuerzas electrostáticas dado el carácter dipolar de la molécula de agua y de la superficie de los cristales sólidos. Se trata de la denominada agua higroscópica. Otra constituye una fina lámina que rodea a las partículas sólidas y al agua higroscópica, es el agua pelicular. Dada la forma en que se encuentra esta agua en el suelo, no puede desplazarse por gravedad, y para desprenderla del terreno es preciso aplicar fuerzas de succión considerables, superior a las que desarrollan las raíces de las plantas ya que la succión de las raíces es suficiente para extraer una parte de ella.

             Finalmente, existe otra parte que no queda retenida por las partículas del suelo y que rellena los poros cuándo están saturados y circula libremente por efecto de la gravedad, de ahí su nombre de agua gravífica. Es agua contenida en el suelo pero que no es retenida por él. De toda esa agua, sólo la de tipo gravífico es susceptible de fluir o de ser captada eventualmente por un sondeo, en tanto que el resto queda retenida por el terreno.

              Los valores más frecuentes de porosidad total oscilan entre menos de un 5 % para algunas rocas ígneas y metamórficas y más del 80 % para algunos limos de reciente sedimentación. Las gravas y arenas gruesas muestran valores comprendidos entre el 20 y el 40 %.

            La permeabilidad es una propiedad dinámica (capacidad de transmitir fluidos), en contraste con la porosidad que es una propiedad estática (capacidad de almacenar fluidos).

            La relación entre porosidad y permeabilidad no es simple, la clave de esa relación radica en el tamaño y el grado de conexión de los poros, más que en el valor de la porosidad total. Así, poros amplios, tales como los huecos que dejan entre sí bloques y gravas o las fracturas del granito, permiten un fácil desplazamiento de los fluidos a su través. Por el contrario, poros pequeños como los que presentan las arcillas, apenas permiten el flujo del agua y su movimiento es tan lento que resulta extremadamente difícil cuantificarlo.

 

 

6.4.2 COMPORTAMIENTO DEL MEDIOFRENTE AL AGUA SUBTERRÁNEA

 

            En función de la capacidad de los materiales del medio para almacenar y/o transmitir el agua subterránea, se pueden distinguir los siguientes tipos:067

  • Acuífero. (Del latín "transportar agua"). Toda formación geológica que contiene agua y que permite su libre circulación a través de los poros bajo la acción de la gravedad. La roca en cuestión ha de ser porosa y permeable, como por ejemplo una arena o una caliza karstificada. Se les denominan también embalses subterráneos por ser las misiones que cumplen similares a las de los embalses de superficie. En un acuífero la porosidad y la permeabilidad han de tener valores muy altos.
  • Acuífugo. (Rocas que repelen el agua). Toda formación geológica que ni almacena agua en cantidades apreciables, ni permite su circulación. Se trata de rocas o materiales no porosos e impermeables como por ejemplo las cuarcitas y muchas rocas volcánicas.
  • (Rocas que encierran el agua). Toda formación geológica capaz de almacenar agua pero no de transmitirla en cantidades apreciables. Son materiales poco porosos pero prácticamente impermeables como es el caso de las arcillas.
  • Acuitardo . (Rocas que frenan el agua). Formación geológica que almacena el agua si bien el movimiento de la misma a su través es sumamente lento. Se trata de rocas porosas pero con una permeabilidad muy baja (muy compactas) como los limos.

 

6.4.3 ZONAS HIDRLÓGICAS DEL SUELO

 

             En el transcurso del movimiento descendente del agua que se infiltra en el terreno, se pueden distinguir verticalmente dos zonas: zona de aireación y zona de saturación, separadas ambas por la denominada superficie freática.

  • Zona de aireación. Está localizada entre la superficie del terreno y la superficie freática. Se distinguen tres  subzonas:

a) Subzona edáfica  o de evapotranspiración. Comprendida entre la superficie del terreno y los extremos de las raíces de la vegetación en él asentada; es la franja del suelo sometida a evapotranspiración. Su espesor puede variar desde unos pocos centímetros hasta 3 o 4 metros.

b)  Subzona de retención o intermedia. No está afectada por las raíces de la vegetación, su grado de compactación es mayor. Cuando desaparece el agua gravífica, mantiene agua higroscópica, pelicular y capilar.

c) Subzona capilar.  Es la franja de transición a la zona saturada, su límite inferior lo constituye la superficie freática y su espesor depende de las fuerzas capilares que hacen ascender el agua.

 

  • Superficie freática hidrostática es una superficie teórica definida como el lugar geométrico de puntos de agua en el subsuelo que soportan una presión igual a la atmosférica, y viene determinada aproximadamente por el nivel de la superficie del agua en el interior de los pozos que penetran en la zona de saturación.
  • Zona de saturación o de agua freática es la parte del suelo situada por debajo de la superficie freática en la que el agua llena completamente todos los huecos de los materiales existentes. El límite inferior lo constituye la zona del subsuelo donde el terreno presenta ya muy pocos poros que, además, no están conectados entre sí, por lo que el agua no puede circular y recibe el nombre de zócalo impermeable.

 

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6.4.4 FUNCIONAMIENTO DE UN ACUÍFERO

 

            Un acuífero funciona como si fuera un embalse. En ambos casos puede hablarse de una capacidad de embalse, de unas entradas de agua, de unas salidas, de una capacidad de regulación, de un plan de explotación, etc.

            Los acuíferos tienen unas zonas de recarga, por las cuales reciben sus entradas o recarga de agua. Estas entradas de agua se deben a la infiltración de una parte de la lluvia o nieve y del agua que circula por ríos o ramblas, a la aportación subterránea desde otros acuíferos vecinos y a la infiltración de parte del agua de riego, acequias, usos urbanos, etc. que constituyen lo que llamamos retornos.

            En el caso de los acuíferos, la capacidad de embalse depende de sus dimensiones, de su estructura y de las características de los terrenos que los constituyen. Esta capacidad de almacenamiento puede ser muy superior a la de cualquier obra humana.

            Los acuíferos también tienen lógicamente, unas salidas. En condiciones de funcionamiento o régimen natural (es decir, antes de captar agua mediante bombeos) las salidas naturales de los acuíferos se producen por fuentes o manantiales. También, en otros casos, pueden descargarse subterráneamente de manera natural, por los cauces de los ríos, hacia otros acuíferos vecinos o hacia el mar si se trata de acuíferos costeros.

 

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            Dependiendo de si aportan o reciben agua de un acuífero, los ríos pueden ser influentes cuando aportan agua a un acuífero y efluentes  si se alimentan del nivel freático y representa una zona de descarga de un acuífero.

 

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Tipos de ríos: A) Efluente, B) Influente, C) Efluente en período de lluvia e influente en época de sequía

 

6.4.5 TIPOS DE ACUÍFEROS

 

      Existen distintos tipos de acuíferos: libres, confinados, colgados y fósiles.

  • Acuíferos libres o freáticos. Es toda formación geológica porosa y permeable en la que la superficie freática o nivel freático no queda limitada por arriba por ningún tramo impermeable que separa la zona saturada de la superficie del terreno. Este nivel fluctúa según las épocas del año y el régimen de lluvias. En este caso, si se hace un sondeo que se introduzca en el acuífero, el nivel del agua en el interior de la perforación coincide con la superficie freática, la cual indica que la presión en ésta coincide con la atmosférica.
  • Acuíferos confinados o cautivos.  Son formaciones geológicas porosas y permeables en las que el acuífero está limitado superiormente por algún nivel impermeable que delimita obligadamente la geometría y posición de la superficie freática. El agua se encuentra entonces en dicha superficie a mayor presión que la atmosférica, dependiendo del desnivel entre cada lugar concreto y el punto más alto del acuífero (es decir, de la carga hidráulica), y por ello al efectuar una perforación en este tipo de acuíferos, el agua asciende hasta un nivel superior al del techo del acuífero.
  •            El nivel del agua medido mediante un sondeo de observación o piezómetro, se llama nivel piezométrico, en el cual el agua se encuentra a la presión atmosférica por tener libre comunicación con el exterior. De esta forma, el nivel piezométrico de un acuífero es el lugar geométrico de sus puntos en los que la presión del agua coincide con la atmosférica. Por ello, al perforar un pozo, el agua asciende hasta alcanzar el nivel piezométrico, hablándose entonces de pozos artesianos, si no salen a la superficie se habla de pozos no surgentes y de pozos surgentes cuando el agua rebosa por encima de su boca por encontrarse el nivel piezométrico del acuífero por encima de la superficie terrestre.
  • Acuíferos colgados. Son los que se encuentran desconectados de la superficie freática  a nivel regional. Suelen ser pequeños acuíferos cuya agua es retenida por “lentejones” de materiales impermeables o desconectados del acuífero principal por fallas. Se sitúan en zonas elevadas, y si son interrumpidos por un accidente natural en el terreno, se pueden originar surgencias y fuentes.
  • Acuífero fósil. Son acuíferos con recarga nula, acumulados en épocas geológicas pasadas y son un recurso no renovable.

 

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6.4.6 LA DESCARGA DE LAS AGUAS SUBTERRÁNEAS

 

             El agua subterránea deja de considerarse como tal cuando abandona el subsuelo para emerger a la superficie del terreno (pasando en ese instante a ser agua superficial) a través de manantiales, zonas de rezume, o simplemente de las plantas del suelo.

*    Descarga natural: Los manantiales. Cualquier descarga natural de agua en la superficie del terreno en cantidad apreciable, procedente de un acuífero se denomina manantial. Son aliviaderos naturales por los que desaguan los embalses subterráneos, ya sea directamente bajo la atmósfera (manantiales subaéreos) o bajo la superficie de océanos, lagos o ríos (manantiales subacuáticos).

            La descarga de los acuíferos no se realiza exclusivamente a través de los manantiales ya que a veces la zona de saturación del subsuelo al interceptar la superficie del terreno, no da lugar a un flujo concentrado sino a una zona de rezume o flujo diseminado, en que resulta difícil la estimación del caudal de desagüe. A veces la descarga se produce mediante la evapotranspiración directa de las plantas cuyas raíces alcanzan directamente la zona saturada.

             La causa más frecuente de la aparición de manantiales se debe a variaciones locales de la permeabilidad del terreno que a su vez se puede deber a fenómenos de carácter tectónico.

 

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 Son especialmente frecuentes en áreas de montaña los manantiales de ladera, en los que la superficie de terreno intercepta a la superficie freática produciéndose en ese punto el alumbramiento del agua.

*    Descarga artificial: Los pozos. 073El método más corriente de explotación de los acuíferos es la perforación de pozos verticales que alcanzan el nivel hidrostático local, por los que se extrae el agua mediante bombeo.

             El efecto más notable del bombeo de los pozos es la depresión provocada en el nivel de agua en su interior, consecuencia del descenso generalizado de la superficie piezométrica del acuífero en el entorno de la captación. En efecto, cuando un pozo empieza a bombear agua subterránea, se produce un cono de depresión alrededor del mismo, tanto más acusado en profundidad y extensión cuanto mayor sea el caudal de explotación y menor sea la permeabilidad del acuífero.

            Al principio aumenta rápidamente el cono de depresión, pero este aumento va siendo cada vez menos acusado hasta que se llega a un equilibrio entre el caudal extraído y el aporte de agua al acuífero continuando en lo sucesivo el bombeo a nivel constante (aforación). Se llama radio de influencia del pozo, a la distancia máxima a la que se acusan los efectos de la depresión originada en otro pozo testigo, es decir, al radio en la base del cono de depresión.

            El diámetro del pozo tiene poca importancia en el caudal de agua que suministra el pozo, este depende directamente de la permeabilidad de la roca y del radio del cono de depresión.

            Si los pozos de una zona están demasiado próximos unos a otros, llegan a superponerse sus conos de depresión, o sea, sus radios de influencia, originándose entonces un descenso generalizado del nivel hidrostático regional que puede llegar a secar los pozos que no sean bastante profundos.

 

6.5. USOS Y CONSUMO DEL AGUA

6.5.1 EL USO DEL AGUA

 

             El agua es un elemento fundamental en la Tierra, no se concibe la vida sin ella. De su existencia y calidad depende en gran medida nuestra salud y bienestar. Es también fundamental en la industria y en la agricultura.

             El agua, para ser utilizada en la industria y en la agricultura o destinada al uso urbano y doméstico, debe ser extraída de un manantial superficial o de un nivel freático o acuífero subterráneo y transportada a su lugar de utilización.

            La demanda es la cantidad de agua que se necesita para un uso determinado. El consumo es la cantidad de agua que se pierde en esa utilización; es decir, aquella que no regresa a su lugar de origen, o cuya calidad resulta reducida por el uso, lo que dificulta su reutilización.

            En muchas zonas del planeta el agua es un bien muy escaso. Se extrae mediante pozos y se consume sin apenas una mínima infraestructura de transporte. En los países más desarrollados se dispone de una amplia red de captación, almacenaje, tratamiento y distribución que se regula en función de la demanda de agua que tiene cada actividad.

             Los usos del agua se dividen en usos consuntivos (consumen el agua) y usos no consuntivos (el agua puede volver a usarse varias veces).

 

6.5.1.1 LOS USOS CONSUNTIVOS DEL AGUA

 

            Son los que consumen agua, o la alteran de modo que no se puede volver a usar con el mismo fin. Algunas actividades que implican este tipo de utilización son los servicios urbanos, el consumo doméstico, la industria y el sector agropecuario.

  • Usos urbanos y domésticos. El agua resulta imprescindible para satisfacer necesidades domésticas, como la higiene personal, la preparación de alimentos, el lavado de la vajilla y la ropa, el uso del inodoro, etc. Además, se emplea para el riego de los jardines, la limpieza de los hospitales, locales comerciales, etc. El consumo de agua para estas actividades varía mucho de unos países a otros.
  • Usos industriales. El agua que se destina a la industria puede utilizarse de dos maneras:

-  Uso directo. Es el agua que se emplea en los procesos de fabricación. Por ejemplo, como disolvente en la producción de sustancias químicas, para fabricar papel, como agente humidificante en el tratamiento y teñido de tejidos, etc.

-  Uso indirecto. Es el agua que se utiliza en los procesos de refrigeración, en el lavado de materiales y en la limpieza de las instalaciones. El agua de refrigeración suele verterse caliente a los ríos una vez usada. Esto reduce la cantidad de oxígeno que el río lleva disuelto, y afecta al desarrollo de la fauna fluvial. Por eso, aunque en la refrigeración el agua no se consume, se considera un uso consuntivo, puesto que el recurso pierde su utilidad.

  • Usos agropecuarios. Las explotaciones agrícolas son las que tienen una mayor demanda de agua. Esta demanda varía de unas zonas a otras, dependiendo de factores como el clima, el grado de desarrollo tecnológico y económico de los países, o el empleo racional del agua en los cultivos. En las explotaciones ganaderas, el agua se emplea para la bebida del ganado y para la limpieza de las naves donde se crían los animales.

 

6.5.1.2 USOS NO CONSUNTIVOS DEL AGUA

 

            Los usos del agua no consuntivos son aquellos que la emplean sin consumirla; es decir, sin que se produzcan pérdidas derivadas de su uso.

            Algunos usos no consuntivos son:

 

* La utilizacióndel agua como medio de transporte (navegación fluvial).

* La utilización del agua para la obtención de energía eléctrica.

* Los usos recreativos del agua (como la pesca deportiva, el piragüismo, etc.).

* La utilización del agua como recurso ecológico y paisajístico al ser el hábitat de muchas especies animales y vegetales y una fuente de valores.

 

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6.5.2.CONSUMO DEL AGUA

 

            El agua dulce, que es la única fracción acuosa con utilidad práctica para los seres vivos, representa escasamente el 2,5-2,7 % del total del agua del planeta. Por tanto, puede decirse que se trata de un recurso escaso, poco abundante, e irregularmente repartido, y, además, muy sensible a la actuación  irracional de la humanidad que lo contamina gravemente inutilizándolo para sus funciones. Que es escaso se evidencia porque existen amplias regiones del planeta donde, por cuestiones de distinta índole, en general climáticas, las precipitaciones son reducidas, su disponibilidad también es mínima y los habitantes de estas áreas padecen tal escasez que en muchos casos sobreviven con una cantidad ínfima de agua, en ocasiones de un litro al día, así no es de extrañar que las enfermedades ocasionadas por la falta de agua en esas regiones sean endémicas.

            A veces, la falta de agua está ocasionada por la fuerte demanda asociada al crecimiento demográfico, a su uso en agricultura y en ganadería, o a la actividad industrial, entre otras; y por último, por los graves problemas de contaminación que sufre el agua y que la hacen inservible para su uso en las actividades humanas y del resto de los seres vivos.

            Todos estos problemas se agudizan no solo a escala global o planetaria, sino también regional, es el caso de nuestro país, en el que hay regiones claramente deficitarias, como algunas del sureste peninsular andaluz, de la región murciana o de Levante y de los archipiélagos canarios y balear, mientras que en otras la excedencia de agua es evidente, como las regiones de la cuenca norte y algunas zonas de la vertiente atlántica. Por todo ello se hace necesaria la gestión integral del recurso amparada en unos criterios oportunos de planificación hidrológica que pretenden aunar los intereses de todo tipo con la disponibilidad del agua dentro de un modelo siempre sostenible.

            Las medidas encaminadas a un uso más racional del agua se pueden clasificar en distintos tipos, según lo que se pretenda de ellas, así, las hay:

  • Dentro de las que deben incluirse todas aquellas que pretendan la protección del recurso de los impactos que la afectan, de educación ambiental que lleven a la población al consumo racional y sostenible, potenciando el ahorro, la instalación de electrodomésticos de bajo consumo...
  • Mediante la construcción de presas para el almacenamiento, trasvases para la distribución, y de plantas de desalación ya sean térmicas o de ósmosis inversa para el aprovechamiento del agua del mar en las regiones donde no puedan satisfacerse las necesidades mediante el uso de aguas superficiales y profundas; de investigación y captación de aguas subterráneas, de explotación de acuíferos con las técnicas oportunas no impactantes y sostenibles.
  • Técnicas. De conservación en perfecto estado de las redes de distribución o de los trasvases para evitar pérdidas inútiles; de aplicación de técnicas de riego oportuno mediante los mecanismos más modernos y razonables, donde no se despilfarre el agua, como son el riego por goteo, la irrigación por impulsos...
  • Tanto de índole nacional como internacional, que regulen oportunamente el uso del recurso.