Aguas subterráneas

Hidrología. Lluvia ácida. Saturación. Aireación. Acuífero. Conglomerados. Presión. Superficies. Movimiento. Aprobechamiento. Salinización. Litología. Precipitaciones. Explotación. Utilización. Contaminación. Calidad

  • Enviado por: Paco
  • Idioma: castellano
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Tema 2. LAS AGUAS SUBTERRÁNEAS

Partiendo de la definición general de hidrología, definida por el Comité Coordinador del Decenio Hidrológico Internacional, iniciado en 1965 bajo el auspicio de la UNESCO, como “la ciencia que trata de las aguas terrestres, de sus formas de aparecer, de su circulación y distribución en el globo, de sus propiedades físicas y químicas y de sus interacciones con el medio físico y biológico sin olvidar las reacciones a la acción del hombre”.

Partiendo de esta definición, matizamos el concepto de hidrología subterránea que se define como aquella parte de la hidrología que corresponde al almacenamiento, circulación y distribución de las aguas en la zona saturada de las formaciones geológicas, teniendo en cuenta sus interacciones con el medio físico y biológico y sus respuestas a la acción del hombre.

En el ciclo hidrológico las precipitaciones alcanzan la superficie del terreno a excepción de las que se pierden por evaporación, por evapotranspiración y las aguas que son interceptadas por cualquier infraestructura antrópica. De la parte de esas precipitaciones que llega al suelo, una porción queda retenida en lagos, lagunas, charcas, pequeños surcos, etc... lo que conocemos como almacenamiento superficial del agua. Otra parte circula por los cursos fluviales (escorrentía superficial) y una tercera parte penetra en el suelo. La mayor parte de esa agua infiltrada no llega hasta la zona saturada o de agua subterránea en sentido estricto, sino que queda en una porción superior donde retorna a la atmósfera bien por evaporación directa, bien por evapotranspiración. El agua que si que llega a la zona de agua saturada también puede ser reintegrada a la atmósfera cuando esta agua subterránea regresa a la superficie a través de fuentes, manantiales, etc... El volumen de agua que llega a la zona saturada se denomina lluvia eficaz, infiltración eficaz, recarga natural o recarga profunda.

La humedad del suelo, es decir, la percolación interior del agua en el suelo, permite establecer una estructura vertical compuesta por diferentes capas que de muro a techo serían las siguientes. En el muro tendríamos la zona de saturación. Una zona que aparece limitada en su parte superior por la llamada superficie freática o nivel freático. En esta zona de saturación el agua llena todos los huecos existentes entre los materiales del suelo. La siguiente zona es la zona de aireación o vadosa. En esta zona se pueden distinguir a su vez dos subzonas: la subzona A (superior), que es la zona sometida a evapotranspiración y situada entre la superficie del terreno y los extremos radiculares de las plantas. También se conoce como franja capilar. La subzona B (inferior) es muy similar a la anterior pero al no estar afectada por las raíces de las plantas presenta una mayor capacidad de los materiales. Existe una franja inferior a la que podríamos denominar subzona C, que se encuentra en contacto con el nivel freático y donde es posible un cierto almacenamiento permanente de agua.

El acuífero se define como aquella formación geológica donde el agua queda almacenada o acumulada permitiendo que el hombre pueda aprovecharla para cubrir sus necesidades. La palabra acuífero procede del latín aqua y fero (llevar), sin embargo pueden ser matizados diferentes tipos de acuíferos atendiendo a las posibilidades de transación del agua. En este sentido se denomina acuicluido , del latín aqua y claudere (encerrar), a la formación geológica que conteniendo agua en su interior incluso hasta la saturación, no la transmite y por lo tanto no es posible la explotación de estas reservas. Un ejemplo de ello serían las bolsas de agua o los acuíferos instalados sobre los cienos o légamos. La palabra acuitardo, del latín aqua y tardare (retardar), se refiere a aquellas formaciones geológicas que a pesar de contener agua, la transmiten muy lentamente. Son formaciones poco aptas para el emplazamiento de captaciones. La palabra acuifugo, del latín aqua y fugere (huir), se refiere a aquellas formaciones geológicas que no contienen agua, caso por ejemplo de macizos graníticos no alterados o de rocas metamórficas no meteorizadas no fracturadas.

No todas las formaciones geológicas tienen la misma capacidad para transmitir y para proporcionar agua en cantidades apreciables económicamente. Los acuíferos más frecuentes, son aquellos que se instalan sobre depósitos de materiales no consolidados: cantos gravas, arenas,... cuyo origen puede ser diverso, por ejemplo, aluvial (terrazas fluviales), materiales de aluvionamiento de los deltas, materiales de aluvionamiento de los glacis, materiales de aluvionamiento de depósitos glaciares, etc... En todos estos casos, las formaciones presentan buenas condiciones para la recarga hídrica ya que mantienen en elevado grado de porosidad. Tienen también una alta permeabilidad y además se hallan a escasa profundidad por lo que suelen ser acuíferos de fácil explotación y que además suelen dar caudales bastante elevados.

Entre las rocas consolidadas la más importante es la roca caliza cuyo componente fundamental es el Ca(CO)3. Sin embargo, la roca caliza tiene condiciones acuíferas variables según sea el ambiente sedimentaria en el que se ha formado y depende también de que haya sido o no afectada por la disolución del Ca(CO)3 o por problemas de karstificación, y en ese caso la formación de acuíferos puede resultar muy importante configurando incluso auténticos ríos subterráneos. Sin embargo si la caliza no se encuentra kastificada suele ser poco permeable al igual que le sucede a las margas (caliza + arcilla). Los conglomerados poseen una escasa porosidad y permeabilidad salvo que el cemento de unión haya sido disgregado. En las rocas ígneas y metamórficas (tipo granito, pizarra, esquistos...) las únicas posibilidades de formar acuíferos se limitan a la capa superficial si ésta es alterada.

Es posible también hacer una segunda clasificación de los acuíferos teniendo en cuenta la presión que experimenta el agua encerrada en las formaciones (presión hidrostática). Según esa presión los acuíferos se clasifican en:

-Acuíferos libres o no confinados

En éstos existe una superficie libre del agua encerrada en ellos que está en contacto directo con el aire y por tanto sometida a presión atmosférica.

-Acuíferos cautivos, confinados o acuíferos a presión

Son aquellos acuíferos que están sometidos a la presión atmosférica y a la presión ejercida por la columna de tierra y agua subadyacente. Además estos acuíferos tienen una formación de muro y una formación de techo impermeable. Este tipo de acuíferos no transmiten de forma voluntaria al exterior. La única descarga que experimentan es la descarga lateral hacia formaciones acuíferas limítrofes. Este tipo de acuíferos se les conoce también como artesianos. Son acuíferos que si se perfora en ellos dan lugar a surgencias en las que el agua surge por presión. reciben el nombre de artesianos porque la primera vez que se exploto este tipo de reservas en Europa lo fue en la región parisina de Artois. Estaba instalado sobre arenas verdes del cretácico y la mayor cuenca artesiana que se conoce en el mundo recibe el nombre de cuenca artesiana (Australia). Entre los acuíferos libres y cautivos existe un tercer tipo.

-Acuíferos semiconfinados

El ellos, bien el muro o bien el techo no son absolutamente impermeables, es decir, cabe la posibilidad de transmitir el agua aunque sea lentamente. Serían acuíferos que calificaríamos como acuitardos.

El nivel freático lo definimos como el lugar geométrico de todos los puntos de agua que soportan igual presión. El nivel freático no es un nivel estático sino que varía con el tiempo de manera diversa de forma que en condiciones naturales se trata de pequeñas oscilaciones en acuíferos no explotados. Modificaciones que pueden ser muy importantes en el caso de acuíferos sometidos a bombeos intensos. La medida de esas oscilaciones del nivel freático se realiza, bien sea en pozos ya existentes, ya sea en perforaciones hechas a propósito, por las que se introduce un piezómetro a través del cual es posible tener constancia de la profundidad a la que se encuentra ese nivel freático y además con mediciones continuadas averiguar las modificaciones que ha experimentado el nivel freático en ese punto. Sobre un acuífero una red de puntos intensos de medición permiten con los datos resultantes construir los mapas topográficos de los acuíferos o mapas de superficies piezométricas.

Representación de los datos

La base de representación de esos datos obtenidos es una serie de líneas que unen puntos en los que el nivel freático se encuentra a idéntica altura, es decir, la base de representación es igual que en superficie terrestre. Las líneas se denominan isopiezas o hidroisohipsas. Con estas líneas hidroisohipsas se construyen esas superficies piezométricas y las líneas llevan una referencia numérica que es exactamente lo mismo que ocurre en los topográficos. En el caso de las hidroisohipsas la referencia numérica puede ser de diferente naturaleza. Es una referencia que puede estar vinculada bien a la altura del nivel freático respecto del nivel del mar, bien a la profundidad a la que se encuentra el nivel freático respecto de la superficie topográfica situada inmediatamente por encima.

Puesto que la representación de una superficie piezométrica no es ni más ni menos que la representación similar al de la superficie topográfica, la superficie piezométrica no es por tanto un plano horizontal sino una superficie con desniveles. A partir de este hecho es normal que se generen líneas de corriente que serán anormales a las líneas isopiezas. La equidistancia entre curvas es diferente según la escala del plano que se vaya a utilizar de manera que en planos de detalle a gran escala (por ejemplo 1:10.000 o 1:25.000), las curvas piezométricas se dibujan con equidistancias de 1 metro e incluso es posible intercalar curvas de 0'5 metros. A escalas mayores la equidistancia suele ser de 5 a 10 metros entre curvas.

Tipos de superficies piezométricas

Las diferencias entre las superficies piezométricas se realizan por base de diferentes datos como la separación entre isopiezas, su concavidad o la disposición relativa de las líneas de corriente. En un esquema simple se pueden distinguir los siguientes tipos de superficies piezométricas:

Superficie cilíndrica

Es aquella que está integrada por isopiezas rectas y paralelas.

Superficie radial

Es aquella formada por isopiezas curvas y líneas de corriente convergentes. Si la convergencia se produce aguas arriba, a esta superficie se le denomina superficie radial divergente, y además en este caso las isopiezas son convexas desde aguas abajo. Si la convergencia de las líneas de corriente se produce aguas abajo y las líneas isopiezas son cóncavas desde aguas abajo, la superficie se denomina superficie radial convergente.

Superficie plana

Es aquella en la que la separación entre isopiezas es constante.

Superficie parabólica

Es aquella en la que la separación entre isopiezas disminuye aguas abajo.

Superficie hiperbólica

Es aquella en la que la separación entre isopiezas se incrementa aguas abajo.

Superficie elíptica

Cuando la separación entre isopiezas aumenta tanto hacia arriba como hacia aguas abajo a partir de una o varias isopiezas dadas.

Las superficies piezométricas reales no son tan simples. Pueden ser superficies mixtas o complejas. Otro hecho a tener en cuenta es cuando aparecen líneas isopiezas cerradas. Cuando el valor de las isopiezas disminuye desde el centro hacia la periferia nos encontramos ante una zona de recarga del acuífero. Cuando el valor es inferior en el centro que en la periferia nos encontramos en una zona de descarga del acuífero.

El movimiento del agua en el interior del acuífero

Un acuífero lo podemos representar como una zona topográfica con una circulación. El agua no permanece estacionada en los acuíferos ya que fluye (excepto en los acuíferos fósiles) hacia puntos de descarga natural. Ese flujo interno depende de dos factores básicos:

-La permeabilidad de los materiales que componen el acuífero.

-La pendiente, también llamada gradiente hidráulico que posea la superficie piezométrica.

La permeabilidad de las rocas se mide con el coeficiente de permeabilidad. El más usado es el coeficiente de permeabilidad de Darcy y se mide en cm/s o m/s. Los valores de permeabilidad de las rocas varían según ese coeficiente entre 102 para el caso de las formaciones más permeables y 10-9 para el caso de las arcillas muy final y homogéneas. La distinción entre formaciones permeables e impermeables se ha fijado en 10-7 cm/s. En un esquema simple obtendríamos el siguiente cuadro de permeabilidad:

Coeficiente

102 - 10

10 - 10-3

10-3 - 10-7

10-7 - 10-9

Tipo de roca

Gravas y Gravillas

Arenas puras, arenas y gravas

Arenas muy finas y mezcla de arenas y arcillas

Arcillas homogéneas

Permeabilidad

Muy buena

Buena

Mala

Impermeable

El segundo elemento es el gradiente hidráulico que es averiguar la pendiente de la superficie piezométrica. Se calcula sobre un perfil trazado en un plano vertical que pasa por una línea de corriente. Lo que nos va a permitir es ver que capacidad de pérdida de carga tiene un flujo por unidad de longitud y para ello existe una fórmula:

El gradiente hidráulico se expresa en m/km y viene a significar el descenso en altura que experimentaría una gota de agua por cada kilómetro recorrido y a lo largo de un año.

El aprovechamiento del agua subterránea por parte del hombre

El agua subterránea más profunda puede permanecer oculta miles o millones de años. No obstante, buena parte de los acuíferos se encuentra a profundidades relativamente escasas, desempeñando por ello un papel discreto pero continuo en el ciclo hidrológico y pudiendo por ello ser aprovechadas por el hombre. A nivel global el agua subterránea representa casi un tercio del total de las reservas de agua dulce del planeta, concretamente un 30'15%, una cantidad que es muy superior al 0'29% que suponen las reservas de agua dulce de lagos y pantanos incluidos en ellos las reservas artificiales (embalses) y muy superior al 0'006% que representan las aguas afluyentes por los ríos. Las reservas de agua subterránea resultan de enorme importancia para la sociedad ya que suponen, a excepción de los Islandsis (hielos), las mayores reservas de agua dulce del planeta. Resultan cruciales sobre todo para aquellos ámbitos o áreas donde los recursos hídricos superficiales resultan muy escasos, es decir, para las regiones áridas y semiáridas. Así, por ejemplo, el 96'6% de las tierras irrigadas en la península arábiga lo son con aguas subterráneas frente al 2'4% que se benefician de las aguas superficiales. Igualmente en la franja Norte de África, a excepción de Egipto, el 56'2% de las tierras se riegan con recursos subterráneos. Hay que destacar en este aspecto un país, Israel, con una floreciente agricultura de regadío muy competitiva en los mercados internacionales, basa gran parte de su éxito en un exhaustivo y planificado aprovechamiento de sus recursos, tanto superficiales como subterráneos. Todo ello controlado por un organismo, el Mekorot, que es la autoridad nacional para los temas relativos al abastecimiento de aguas.

El considerable incremento de la población o de la expansión de las superficies de regadío, o ambas cosas a la vez, en muchos puntos del planeta ha dado lugar en las últimas décadas a un incremento de las demandas de agua muy considerable y en gran medida ese aumento de las necesidades en recursos hídricos, ha sido paliado mediante la explotación de las reservas subterráneas. Una explotación que en muchos ámbitos, sobre todo en las enclaves de la franja más seca del planeta, adquiere ya tintes de sobreexplotación, es decir, cuando de una reserva acuífera se extrae un volumen de agua superior al volumen de recarga. A partir de ese punto el acuífero se encuentra sobreexplotado y habitualmente sus aguas son afectadas por procesos de salinización. Este proceso de salinización afecta tanto a los acuíferos próximos al litoral como a los ubicados tierra adentro. Una salinización que compromete seriamente la pervivencia o continuidad de los sectores económicos dependientes directamente de este tipo de recursos, básicamente la agricultura, sin olvidar que el sobreexplotamiento de los acuíferos tiene repercusiones medioambientales.

Entendemos por salinización de un acuífero como una calidad de esa agua con una componente química que no la hace apta para el uso que el hombre hace para este tipo de recursos. La salinización puede afectar a los cultivos no resistentes a este tipo de agua, puede provocar una salinización del suelo, y puede no ser potable para el consumo humano. Por agua salada se entiende aquella que tiene un contenido en cloruros igual o muy próximo al agua de mar. También es verdad que ese contenido varía según la superficie marina de que se trate. En el caso del Mediterráneo el contenido en cloruro gira en torno a 36 gramos de sales por litro.

Los acuíferos situados en la línea de costa se encuentran afectados por lo que se denomina como intrusión marina. Agua salada y agua dulce son dos líquidos de composición química diferente que no siendo imdiscibles, caso por ejemplo del agua y del petróleo, tampoco existe entre ambas una disolución completa. De manera que mientras en os líquidos imdiscibles la línea de separación entre ambas (interfase) es muy nítida. En el caso del agua salada y el agua dulce no existe, sino que ese contacto entre agua salada y agua dulce se produce la zona de transición o difusión (zona muy amplia). Es una zona que adquiere las propiedades químicas e hidráulicas de cada uno de los líquidos originales. En las zonas del litoral se produce una penetración del agua marina a través de los sedimentos permeables de la costa. Esa penetración del agua del mar se produce en forma de cuña (cuña salina) que se puede definir como una masa de agua salado de gran longitud con sección en forma de cuña apoyada en la base del acuífero y donde se produce la zona de transición o zona de mezcla. Esta circunstancia se da habitualmente en el litoral, sin embargo cuando el acuífero está próximo a la costa, está sometido a un proceso de aprovechamiento por parte del hombre y sobre todo cuando se producen bombeos excesivos, lo que tiene lugar es una protuberancia vertical en la cuña de agua salada. A esas protuberancias se las denomina conos o crestas y por lo tanto el pozo puede extraer directamente el agua salina de la zona de transición, es decir, estaríamos ante un acuífero salinizado porque la porción activa del acuífero se ve afectada por la zona de mezcla y, en el peor de los casos, por la propia agua salada.

Los acuíferos del interior se salinizan por motivos diversos pero básicamente porque el descenso de los niveles piezométricos provoca una concentración de las sales arrastradas por los flujos superficiales y subterráneos o porque la sobreexplotación afecte depósitos subterráneos salinos (halita, Keuper). Los ejemplos a señalar en cuanto a la sobreexplotación son muy numerosos y afectan por igual a países en desarrollo o a países desarrollados, pero esa sobreexplotación afecta de manera mucho más negativa a aquellas áreas del planeta donde el incremento de población posee tasas por encima de la media mundial y ámbitos donde la agricultura de regadío se ha incrementado notoriamente. Como por ejemplo Libia, un país en vías de desarrollo que empezó a explotar el agua en 1970 con un ambicioso proyecto de regadío fundamentado en el Gran Canal artificial que se inició en 1984 y cuyo primer tramo inaugurado en 1992, con 2000 km de longitud, encargado de canalizar las aguas subterráneas hasta las zonas de regadío, que ha comprometido las reservas subterráneas de este país. En Arabia Saudí, también el importante crecimiento de la población ha dejado exhaustas sus reservas acuíferas de manera que el gobierno se ha visto obligado a invertir desorbitadas cantidades ($) para la construcción de plantas desaladoras para suministrar agua potable a la población.

La importancia de los acuíferos para el hombre cabe centrarla en cinco puntos básicos:

  • Representa cerca del 97% de los recursos de agua dulce del planeta, excluidas las acumulaciones de hielo polar.

  • Proporcionan un suministro de agua a una población urbana de cómo mínimo 1500 millones de personas.

  • Su uso es generalizado para abastecimiento en el mundo rural.

  • Este tipo de aguas subterráneas proporciona riego tanto a pequeños como a grandes perímetros irrigados.

  • Se trata de fuentes de suministro hídrico que en buena medida constituyen una reserva estratégica de agua en caso de eventos catastróficos.

  • El sistema de aprovechamiento de los recursos subterráneos más antiguos fueron las

    surgencias por fuentes, sin embargo conforme las necesidades hídricas se fueron incrementando el hombre comenzó a intervenir en el medio para aprovechar esas reservas acuíferas. Las primeras explotaciones se dieron en medios áridos con recursos muy escasos. El primer sistema de explotación fueron las llamadas galerías de infiltración, denominadas khanats (denominación árabe). Estas consisten en una galería subterránea provista de una ligerísima pendiente que llega hasta el embolsamiento de agua y que está provista de una serie de pozos verticales que tienen la doble misión de proporcionar aireación a la galería y además permitir la extracción del material que resulta de la propia excavación de la galería.

    Un sistema muy similar al anterior pero sin pozos de aireación y que afecta a depósitos más superficiales, es la infraestructura conocida como Foggara. Con este tipo de infraestructura fue posible la creación de perímetros irrigados (cientos de miles de hectáreas). El khanat también ha servido para abastecer a ciudades muy importantes, como por ejemplo Madrid. El hecho que permitió llegar hasta capas acuíferas más profundas fue el descubrimiento de las bombas. Al principio se trataba de bombas mecánicas con un sistema de vacío, palancas, etc... se extraía agua de profundidades no muy grandes. Por ejemplo, en China las máquinas de percusión se utilizaban desde muy antiguo y podían llegar a los 1000 metros. La percusión la realizaba el hombre.

    A partir de la invención de la máquina de vapor el desarrollo de las motobombas se hizo muy importante y el mayor detonante para la extracción de aguas subterráneas estuvo en las prospecciones de petróleo que comenzaron a fines del siglo XIX y a través de las cuales se genera una tecnología que luego es aplicable al campo de la hidrogeología permitiendo llegar a profundidades superiores a 300 metros.

    Las aguas subterráneas en España

    Desempeñan un importante papel en el suministro de recursos hídricos al satisfacer una porción destacada de las demandas consuntivas (de consumo) de agua, buena parte de esa agua es proporcionada por aguas subterráneas y aunque en el cómputo total de los recursos hídricos disponibles la participación de las aguas subterráneas queda muy por debajo de los recursos superficiales, para determinadas regiones del país, esta agua subterráneas poseen una gran importancia resultando vitales. El conocimiento de los acuíferos españoles y de su evolución en el tiempo se realiza con las mediciones proporcionadas por las redes piezométricas. Los primeros datos de piezometría en nuestro país, datos que aportaron un conocimiento sobre los niveles de agua y los caudales de manantiales, se remontaron al año 1836 y se corresponden con el acuífero aluvial del río Besós donde se perforaron los primeros pozos para el abastecimiento de agua a Barcelona. Sin embargo no será hasta la década de los años 60 de este siglo cuando empiezan a plantearse programas de investigación de mayor entidad. Desde entonces, el nivel de conocimientos en materia de aguas subterráneas ha mejorado muchísimo pero todavía es mucho lo que queda por hacer y en este sentido pensemos por ejemplo que aun quedan por determinar las unidades acuíferas de Canarias y Galicia y que del resto de acuíferos se tiene un conocimiento relativo. En estos momentos las redes de medida de aguas subterráneas se gestionan por el Instituto Tecnológico Geominero de España (ITGE) aunque ello no excluye la existencia de redes específicas en manos de entidades públicas o privadas, como sería el caso de la red de control de la Diputación Provincial de Alicante, que cuenta con 130 puntos de piezometría, 200 puntos de calidad e intrusión y 20 puntos de medida de manantiales.

    Con todo, la red más extensa y la más densa es la que gestiona el ITGE desde los años 60. Esta red cubre 135.000 km2, es decir, alrededor del 80% de la superficie permeable del territorio (163.000 km2). Esta red cuenta con más de 3000 puntos de observación en los que se realizan por lo menos dos mediciones al año aunque lo habitual son los controles trimestrales y, según que casos, mensuales. La densidad media de puntos de medición para el conjunto de las superficies permeables de las diferentes cuencas hidrogeográficas es de un punto de medición por cada 55 km2 de terreno permeable, pero las diferencias son importantes entre cuencas, oscilando entre una relación 1-7 en la cuenca Sur y la relación 1-208 para la cuenca del Tajo. En el Segura es 1-41 y para el Jucar es 1-77. Estas proporciones no sitúan a España en el contexto europeo en un buen lugar ya que nuestros datos son similares a los de Portugal que tiene una relación 1-51 pero queda muy por debajo de Alemania (1-3), Austria (1-8), Holanda (1-9)... Estos datos queda por encima de Dinamarca (1-216) que es el país dentro de la UE donde se da el mayor porcentaje de uso de los recursos subterráneos respecto al total.

    La riqueza de aguas subterráneas en España viene condicionada por múltiples factores, pero sin lugar a dudas litología y precipitaciones resultan dos elementos claves. Paradójicamente en nuestro país allí donde las condiciones litológicas ofrecen las condiciones más óptimas para la infiltración de las aguas de lluvia, es donde las precipitaciones resultan menos abundantes y, según que sectores, muy escasas.

    Litología

    La evolución geológica del solar peninsular ha tenido como resultado la compartimentación del mismo, la España silícea (Oeste), y la España calcárea (Este), incluyendo el archipiélago balear. A ello habría que añadir el conjunto de materiales volcánicos en Canarias y algún enclave reducido en el ámbito peninsular y finalmente los materiales detríticos que tapizan los fondos de los grandes vales fluviales. A partir de este conocimiento general, aparece ligada a las condiciones litológicas del terreno y en definitiva al mayor o menor grado de infiltración de las aguas en el terreno, las diferencias resultan muy significativas entre unos y otros materiales, contrastando los valores de infiltración máximos de las rocas metamórficas 20mm, de los Gneis con 55mm y de las pizarras con 40mm, materiales propios de la España silícea, y los 1000mm máximo de las rocas calcáreas propias de la mitad este de la península. Entre ambos materiales están los arenosos y detríticos de origen fluvial con máximo de infiltración de 400mm y las rocas volcánicas con 275mm.

    A tenor, es de fácil comprensión que la mayor parte de las unidades acuíferas se sitúen en la mitad oriental de la península y en los fondos de los grandes valles fluviales. En el Libro Blanco del Agua en España (1998, Ministerio de Medio Ambiente), se determina la formación de 411 unidades hidrogeológicas donde se comprueba el dominio casi total de acuíferos en la mitad este de la península sin que ello signifique la presencia de acuíferos en el resto del territorio no cubierto por unidades hidrogeológicas. Las que existen son o de muy baja permeabilidad o sus recursos están insuficientemente evaluados. Esas 411 unidades ocupan una superficie permeable de 1635 km2, es decir, el 32'2% de la superficie total de España.

    Precipitaciones

    La principal fuente es el agua de lluvia. No es la única ya que además de lluvia están las descargas laterales de acuíferos, por eso interesa conocer brevemente el reparto espacial de las precipitaciones del país. Para el conjunto español la precipitación media es de 684mm pero hay contrastes acusados entre la franja Norte y los macizos montañosos enclaves donde la lluvia supera los 1600mm o incluso los 2000mm, o una zona sudeste que no suben de los 300mm, y en muchos lugares de 200mm (cabo de Gata: 1258mm). Entre ambas zonas queda el territorio con media anual de 300 a 600mm. Resulta interesante destacar que los climas atañen no sólo a la cuantía sino también a la regularidad interanual, donde los coeficientes resultan más variados en las zonas más secas, sudeste y Canarias lo que es una clara muestra de la elevada aleatoriedad en estas zonas y que ello significa, de cara a la planificación de los recursos hídricos, y en el caso de ahora la variabilidad en la recarga de agua de los acuíferos en estas zonas, no toda el agua precipitada es agua compatible como recurso hídrico. Se ve mermada por el efecto de la evaporación con tasas elevadas en algunos sectores. La diferencia entre la precipitación y la evaporación es la escorrentía total, captación total de agua, el valor medio de la escorrentía total para España son 220 l/m3 y esto da un volumen anual medio de 111.000 km3. Las diferencias son significativas con menos de 50 l/m3 en el sudeste, la Mancha, Meseta Duero, Valle del Ebro, Canarias y otras regiones que esa escorrentía total supera los 800mm (l/m2), Norte y algunas montañas. Esta escorrentía total da los recursos hídricos naturales. De esa escorrentía, o circulará o se almacenará superficialmente y en los acuíferos.

    Para analizar detalladamente el reparto de los recursos hídricos subterráneos, es decir, esa fracción de la escorrentía total que recarga nuestros acuíferos, vamos a acudir al cuadro Nº 1 (fotocopia), en el que se ha utilizado la actual estructura territorial de ámbitos de planificación establecida en el Plan de Hidrología Nacional. Esa estructura es la que se ve en el mapa Nº4 (fotocopia). El territorio aparece compartimentado en unas regiones hidrológicas. Se trata de unidades de planificación hidrológica que comparten su territorio dos o más comunidades autónomas. Los ámbitos de planificación nos dan una aportación total de 110.116 Hm3/año en la península. Las recargas de los acuíferos son también muy diferentes entre unas cuencas y otras. Los valores se invierten cuando ponemos en relación la aportación total con la recarga.

    Para el conjunto de la península la recarga natural de las aguas subterráneas supone el 26% de las aportaciones totales. Esto quiere decir que para el conjunto de España el agua que recarga los acuíferos es de un 26%. Existen variaciones territoriales con porcentajes que oscilan entre más del 70% para Segura y Jucar y 6% para Guadiana II. Ello refleja que las aguas subterráneas en España no son global y cuantitativamente el principal recurso hídrico de nuestro país pero si son un recurso muy significativo y en algunos territorios sin duda el más importante. Además del volumen de recarga natural (es de 29.908 Hm3/año) nuestros acuíferos cuentan también con la llamada fracción reserva, es decir, lo almacenado en los acuíferos al margen de esa recarga natural. Esta fracción reserva asciende, según los datos del ITGE en 1993, a 125.000 Hm3. De ellos, 120.000 en la península, 2.500 en Canarias y 2.500 en Baleares. Para 1993, el MOPTMA daba una cifra de fracción reserva en su Inventario de Aguas Subterráneas en España de 180.000 Hm3, sin incluir los archipiélagos ni la cuenca del Segura.

    Explotación de las aguas subterráneas

    En España las aguas subterráneas satisfacen un porcentaje importante de las demandas consuntivas de agua, explotándose del orden de 5.500 Hm3/año, una cantidad que es el 18'5% de lo que en promedio se recargan nuestros acuíferos. Sin embargo esa explotación es muy diferente entre unos ámbitos y otros (cuadro 2), la relación bombeo y recarga, ya que en algunos casos se bombea más que se recarga y se sobreexplotan. En el cuadro II se aprecia como los mayores volúmenes extraídos se corresponden con los ámbitos de planificación donde las aportaciones anuales totales y las recargas resultan menos abundantes. Las zonas más seca de España son Guadiana II, Sur, Segura, cuencas internas de Cataluña, Baleares y Canarias, y estos datos son más significativos si se relacionan los bombeos con la recarga natural, y así se comprueba que en los ámbitos Guadiana I y II las extracciones de aguas subterráneas son superiores a la recarga natural y eso indica que se consume no sólo lo que anualmente entra en los acuíferos sino también parte del stock almacenado (reserva).

    En el ámbito del Segura la relación bombeo recarga supera el 80% y en otras cuencas como Sur, Jucar, cuencas internas de Cataluña y las islas, las extracciones varían del 45% al 80%; en Duero, Ebro y Guadalquivir el bombeo es reducido relativamente y queda por debajo del 25% de la recarga natural. Hay que señalar también que la cuenca del Jucar concentra el 26% de los bombeos de España.

    Todo esto son datos de conjunto que pueden enmascarar situaciones locales diversas que es posible la existencia de problemas de sobreexplotación puntuales en ámbitos que en general no padecen esta situación. La explotación de los recursos hídricos es dinámica y puede variar de una año a otro y puede ser por múltiples factores: climáticos (sequía, lluvias), trasvases (más aguas o menos), plantas desaladoras, reutilización... Esta diversidad se muestra con los estudios continuados que muestran diferencias: Jucar 23% en 1993 y 26% en 1998, Segura -12% en 1993 y -9% en 1998. En España el volumen de extracción es de 5.532 Hm3/año siendo inferior al volumen de recarga de 29.908 Hm3/año. En nuestro país hay un número importante de unidades hidrogeológicas, más del 20% del total de unidades en que la extracción supera la recarga o está próxima. Esto da problemas con una localización concreta: litoral mediterráneo, andaluz y atlántico y en los archipiélagos y se concentran fuertemente en Murcia, Almería, Alicante y la llanura Manchega (Ciudad Real y Albacete). La sobreexplotación no es un fenómeno reciente. Es antiguo en los archipiélagos y en la península empezó a manifestarse en los años 50 y se agravó en los 70. El concepto de sobreexplotación se asocia simplemente a una disminución de las reservas y en otras ocasiones a una explotación excesiva con negativas consecuencias para los usuarios de ese acuífero y para terceros. Las consecuencias de la sobreexplotación de ese acuífero son varias, debido al descenso continuado de los niveles piezométricos que pueden llegar a una reducción del caudal extraído en los pozos. Otra es la calidad del agua en que se deteriora al entrar en contacto con niveles de peor calidad por intrusión salina. Consecuencias económicas por incremento de los costes de energía necesaria para los bombeos a mayor profundidad y muchas veces reperforación de pozos. Consecuencias medioambientales, ríos, humedales, manantiales, por descenso de los niveles en los acuíferos vinculados a dichos espacios. Consecuencias de tipo morfológico y geotectónico al producirse fenómenos de subsidencia y hundimiento debido al descenso de los niveles, se vacían y no se recargan debidamente y da el hundimiento repentino.

    En la legislación española el concepto de sobreexplotación que viene definido en el articulo 17.2 del Real Decreto del Plan Hidrológico, contempla tres situaciones por los que un acuífero puede ser considerado como sobreexplotado. En primer lugar por extracciones muy próximas o superiores a los recursos renovables que pongan en peligro inmediato la continuidad de las explotaciones vinculadas a ese acuífero. En segundo lugar por una pérdida o deterioro de la calidad del agua y en tercer lugar por una evolución del acuífero que debido a extracciones masivas ponga en peligro a largo plazo los aprovechamientos de las aguas.

    Por estas tres razones un acuífero se considera sobreexplotado. Hasta la fecha en España se han declarado 15 unidades hidrológicas provisionalmente sobreexplotadas. Y de esas 15 unidades, dos lo han sido de forma definitiva. Ese conjunto de 15 unidades se sitúa en as cuencas de Guadiana-Guadalquivir, Segura-Jucar, Guadiana, Guadalquivir, Sur y Segura. A estas 15 habría que añadir para el conjunto español otras 77 unidades con problemas de salinización o de sobreexplotación. En la mayor parte de los casos los volúmenes extraídos de estas unidades se aplican al regadío y en menor medida al abastecimiento a poblaciones (el abastecimiento es en Canarias, Mallorca, Albacete y Almería). Los sectores sobreexplotados coinciden con climas áridos con variación de las precipitaciones y a menudo se extraen recursos y esta agua subterránea es el único recurso en periodos de sequía.

    Una de las soluciones es la recarga superficial de aguas. Ello es un conjunto de técnicas que permiten la entrada superficial a un acuífero y tiene varios fines. Algunos son almacenar aguas de escorrentía superficial o sobrantes y recientemente se emplea con el objeto de mejorar la gestión de los acuíferos y reducir el descenso de los niveles piezométricos o para aliviar o disminuir problemas de intrusiones marinas al desplazar las cuñas salinas hacia el mar. Es una técnica de compleja ejecución y debe ser aplicada en aquellas zonas con escasa regulación de los recursos hídricos pero fuerte demanda de agua, a zonas con una agricultura bien desarrollada y de alto rendimiento, a zonas donde el coste del agua es elevado, a zonas donde por condiciones topográficas no es posible las infraestructuras clásicas de regulación (pantanos, por ejemplo).

    El país con más recarga artificial y más avanzado es Estados Unidos. Sólo en el estado de California se aporta mediante esta técnica en volumen de 1.400 Hm3 al año. En la Unión Europea, Alemania y Holanda son los países con más experiencia en este campo ya que el fin es el abastecimiento urbano. En España las primeras instalaciones de recarga se ubicaron en los acuíferos aluviales de los ríos Besós y Llobregat en Barcelona. De menor entidad son las experiencias de los acuíferos del Llano de Palma en Mallorca, la del Boquerón en el Segura o la experiencia de la regeneración del acuífero de Xixona. Luego hay que tener clara que la recarga de los acuíferos no va a solucionar ningún problema pero si ayudar en cuestiones puntuales.

    Utilización de las aguas subterráneas. Usos consuntivos del agua subterránea en España.

    Al igual que para los recursos superficiales del agua, para las aguas subterráneas existen tres tipos de usos: el uso agrícola, el abastecimiento a poblaciones y el uso industrial. Según los últimos datos la agricultura sigue siendo la principal actividad consumidora del agua subterránea con un 70% del total de volúmenes extraídos. Le sigue el abastecimiento a poblaciones con un 20% y el uso industrial con un 5%. El 5% restante se destina a otros usos.

    Por lo que se refiere al uso agrícola, la cuenca del Jucar sobresale entre todas las demás en el consumo de aguas subterráneas, seguida de la cuenca del Segura, Guadiana y cuencas internas de Cataluña que sobrepasan todas ellas el humbral de 500 Hm3/año. Por bajo de ese humbral, pero todavía con valores importantes de consumo, están las cuencas de Sur, Duero y Guadalquivir. Una vez más, se pone de manifiesto que es en las zonas menos húmedas donde se producen los mayores consumos de agua subterránea con destino al riego.

    Estos valores, aun siendo significativos , no traslucen una visión real de la situación y de la verdadera trascendencia de este recurso subterráneo para determinadas regiones. Esa realidad la contemplamos en el gráfico 4. A pesar de que en cuencas como el Jucar o el Segura los volúmenes de agua subterránea aportados a la agricultura son muy importantes, por el contrario sostienen sólo a un tercio de la superficie total del regadío. En otras cuencas con volúmenes inferiores, de los recursos subterráneos depende el 100% de la agricultura irrigada, caso de Baleares y Canarias. Llama la atención el dato de 59'5% en Norte y Galicia costa, un área en el que el agua superficial abunda mucho, ya que se carece de infraestructuras hidráulicas como para explotar el agua en superficie, lo que determina ese uso de origen subterráneo del agua.

    En cuanto al abastecimiento a poblaciones (Gráfico 3), las aguas subterráneas en nuestro país atienden al 22% de los núcleos de más de 20.000 habitantes y a un porcentaje bastante superior de núcleos de población inferior. Sobresale en ese sentido Canarias donde casi un 70% de la población sólo dispone de este recurso, pero valores importantes tiene también Baleares, Jucar, Sur y Guadiana, que rondan el 40% de la población abastecida. La trascendencia de estas aguas subterráneas es muy importante para algunas ciudades, por ejemplo Castellón se abastece al 100% con aguas subterráneas.

    Contaminación de nuestros recursos subterráneos. La calidad del agua.

    Sin lugar a dudas es la agricultura la principal actividad contaminadora de nuestras aguas subterráneas, sobre todo en aquellos ámbitos con una agricultura muy intensificada que hace uso de grandes cantidades de productos químicos. Además la contaminación de origen agrícola es la de más difícil eliminación dado su carácter difuso, es decir, una gran extensión del acuífero se ve afectada por una carga contaminante de procedencia no puntual. Los elementos causantes de mayor contaminación son para el caso de las aguas subterráneas las prácticas incorrectas de fertilización y riego. Para calibrar la importancia de este sector, es España la superficie de riego ha pasado de 1 a 3 millones de regadío en los últimos 50 años. Otro dato que justifica la importancia de la contaminación es que si en 1960 el consumo de fertilizantes nitrogenados fue de 243.000 toneladas, el consumo de fertilizantes nitrogenados en 1988 ascendía casi a 1.000.000 de toneladas y además con un incremento de la dosis que ha pasado de 11 kg. por hectárea de fertilizantes nitrogenados en 1960 a 56 kg. por hectárea.

    Los mayores índices de contaminación hídrica subterránea se desarrollan en aquellos espacios con una agricultura muy intensificada, por ejemplo la zona de Maresme-Llobregat, zonas costeras de la Comunidad Valenciana, Mallorca, la llanura Manchega y las zonas aluviales del bajo Guadalquivir. En estas zonas los valores de concentración de una parámetro, el ion nitrato, exceden los 100 mg por litro cuando las normativas de la Comunidad Económica Europea admiten límites máximos de 50 mg por litro para considerar un agua como potable. Posiblemente, la mayor dificultad es que se detecta con bastante retraso la contaminación, como consecuencia de la lenta dinámica de las aguas que circulan por el subsuelo. El deterioro de este recurso vital tiene consecuencias múltiples para la agricultura, para el abastecimiento a las poblaciones y consecuencias de orden ecológico ya que buena parte de los humedales o bien han desaparecido o bien tienen seriamente comprometida su supervivencia bien sea por la contaminación de las aguas o bien sea por la sobreexplotación de los acuíferos. Por ejemplo las lagunas de Ruidera, las Tablas de Daimiel, Lagunas de Salinas, Doñana y Aznalcoyar.

    Aguas continentales y marinas. Tema 2. Página 1

    Zona de aireación o Vadosa

    Superficie freática

    Subzona A

    Subzona B

    Superficie

    Sup. Plana

    Sup. Parabólica

    Sup. Hiperbólica

    Sup. Elíptica

    i = gradiente; H(1) = cota de punto de arranque, H(2) = cota punto de llegada; L = distancia en plano horizontal que separan las cotas