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INTRODUCCIÓN
El agua subterránea se encuentra por debajo de la superficie de la Tierra a
profundidades que varían con el clima predominante, desde muy cerca de la
superficie en regiones húmedas, a distancias superiores a cientos de metros
en regiones muy áridas.
En los últimos 100 años,
las sociedades han recurrido cada vez más
al agua subterránea, extrayéndola mediante el bombeo.
Las aguas superficiales y subterráneas están usualmente
conectadas, convirtiéndose una en la otra, y viceversa.
El agua superficial se repone rápidamente,
con un tiempo de reciclaje de 11 días, en promedio global.
Los tiempos de reciclaje de las aguas subterráneas varían considerablemente, desde días,
hasta años, siglos, y milenios, dependiendo de la ubicación del acuífero, tipo,
profundidad y características.
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El tiempo promedio para la reposición de las aguas subterráneas es de 1,400 años.
El uso de las aguas subterráneas es un arma de doble filo: El abatimiento sigue a cualquier desarrollo que no preste la debida atención al tiempo de reposición.
La explotación excesiva de las aguas subterráneas continúa hasta la fecha.
La idea predominante es de que el agua subterránea existe en grandes cantidades, relativamente cerca de la superficie, y que debe utilizarse cuando el agua superficial escasée.
Se presta poca atención a la conectividad, es decir, al hecho de que la mayoría de las aguas subterráneas están destinadas a convertirse eventualmente en aguas superficiales.
La calidad del agua subterránea se deteriora con la profundidad, resultando más salina cuando se bombea a profundidades cada vez mayores.
A pesar de estas limitaciones, el uso de agua subterránea ha prosperado en los últimos 100 años.
El objetivo principal de la evaluación es determinar la cantidad de agua subterránea que puede ser bombeada de forma segura.
Sin embargo, la cuestión de la disponibilidad del recurso, en cantidad y calidad, queda aún por resolverse. El problema se puede resumir en los siguientes puntos:
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La mayoría de las aguas subterráneas están conectadas entre ellas. ¿Es posible seleccionar en forma razonable un volumen de control para una aplicación dada?
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El uso consuntivo de agua subterránea representa una captura. Ésta afectará los derechos de los usuarios aguas abajo, tanto naturales como artificiales.
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El bombeo de agua salina agudiza el problema de la eliminación de sales en la superficie, particularmente en zonas semiendorreicas o zonas ubicadas a considerable distancia del océano.
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En regiones áridas, la vegetación de las tierras altas se apoya en gran medida en los manantiales que fluyen de las aguas subterráneas.
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El abatimiento del nivel freático lleva al secado de los manantiales, poniendo en riesgo la vegetación que se sustenta habitualmente de este recurso, aumentando la huella de carbono y agravando así el problema del calentamiento global.
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EVALUACIÓN DEL AGUA SUBTERRÁNEA
La evaluación del agua subterránea se ha basado tradicionalmente en la siguiente premisa: Primero se determina la recarga, y luego se extrae como máximo esta cantidad del volumen de control.
Sin embargo, el agua subterránea no es un volumen, sino más bien un flujo, estando constantemente en movimiento de un lugar de recarga a un lugar de descarga.
En condiciones naturales, la recarga es equilibrada por una descarga de igual magnitud.
En presencia de bombeo, hay dos situaciones:
Bajo condiciones de equilibrio, la demanda externa es satisfecha tanto por la recarga como por la descarga, aumentando la primera y reduciendo la segunda; y
En ausencia de equilibrio, el volumen adicional proviene del almacenamiento del acuífero, resultando en su abatimiento.
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En el caso de un acuífero no confinado, el bombeo disminuye los niveles de agua cerca del pozo, formando un cono de depresión.
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El bombeo cambia la dirección natural y la cantidad de flujo dentro de la zona de influencia.
El resultado es una mayor recarga al volumen de control, y una menor descarga de éste.
Tradicionalmente, la evaluación de agua subterránea se ha basado en el cálculo de la recarga y la consiguiente limitación de la cantidad permisible de bombeo a esta cantidad.
A esta práctica se la ha denominado la determinación del "rendimiento seguro".
El enfoque, sin embargo, es incompleto, porque ignora la existencia de la descarga.
De continuarse, terminará secando los humedales y manantiales vecinos, y con el tiempo reducirá el caudal base en las corrientes y ríos de los alrededores.
Para ilustrar el efecto del bombeo del "seguro rendimiento" sobre el caudal base, Sophocleous (2000) ha presentado dos mapas de corrientes perennes en Kansas, EE.UU.
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El mapa de la derecha (1994) muestra una marcada disminución de la longitud total de las corrientes en el período 1961 a 1994, mostrando el impacto del abatimiento de agua subterránea en los recursos de aguas superficiales.
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EL VOLUMEN DE CONTROL
La evaluación tradicional del
agua subterránea presenta un dilema: La evaluación está basada en
la elección de un volumen de
control, pero no es fácil discerner el tamaño de éste.
¿Cuál debe ser el volumen de control aplicable a un caso dado?
En otras palabras:
¿Cuál es el volumen en base al cual se deben evaluar la recarga y la descarga?
La práctica habitual es tomar el área de la cuenca de aguas superficiales para delimitar
el volumen de control, a falta de algo mejor o más obvio.
Esta elección,
sin embargo, no es totalmente apropiada, ya que los límites de las aguas superficiales y subterráneas
no son usualmente coincidentes.
El flujo de agua superficial
está circunscrito al área de la cuenca, la cual puede
ser determinada con bastante precisión; en contraste, no existe
un límite claramente definido para el
flujo del agua subterránea.
Los flujos de aguas subterráneas siguen los gradientes hidráulicos prevalecientes,
los cuales pueden atravesar los límites del agua superficial.
El bombeo puede resultar en un cambio del patrón
natural de flujo de agua subterránea, inclusive hasta invertir la dirección de flujo.
Por lo tanto, el igualar
el límite del flujo del agua subterránea con el límite del flujo del agua superficial
puede no ser la decisión más apropiada.
Como ejemplo de la naturaleza evolutiva de la captura,
Prudic y Herman (1996) simularon a largo plazo el flujo de
aguas subterráneas en Paradise Valley, en el condado de Humboldt,
Nevada, EE.UU.
El bombeo de 48%
de la recarga durante 300 años produjo, en orden secuencial: Pérdidas
en el almacenamiento del acuífero; Reducción en la
evapotranspiración; Disminución del flujo superficial;
y Inversión de la dirección de flujo, es decir, aumentos en
la recarga, provenientes de la cuenca vecina localizada aguas abajo.
| Tabla 1. La naturaleza evolutiva de la captura (en porcentaje) (Prudic y Herman, 1996). | ||||
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Fuentes de captura,
al término del período de tiempo indicado |
Tiempo (años) | |||
| 1.5 | 25 | 100 | 300 | |
| 1. Pérdidas en el almacenamiento | 52.8 | 25.3 | 15.4 | 6.0 |
| 2. Reducción en la evapotranspiración | 47.2 | 74.5 | 82.9 | 88.3 |
| 3. Disminución del flujo superficial | 0 | 0.1 | 0.8 | 1.2 |
| 4. Inversión del flujo de aguas abajo | 0 | 0.1 | 0.9 | 4.5 |
| Todas las fuentes | 100 | 100 | 100 | 100 |
El tamaño del volumen de control depende del tamaño o cantidad de captura: Cuanto mayor es la captura, más grande es el volumen de control.
Por lo tanto, un enfoque puramente mecanicista de la evaluación del agua subterránea es probablemente limitado.
Cuanto mayor sea la cantidad de agua subterránea capturada, mayor será el área de influencia del bombeo.
Bredehoeft (1997) señala que el rendimiento sostenible no tiene casi nada que ver con la recarga, la cual es difícil, si no imposible, de cuantificar.
La evaluación del rendimiento sostenible debe basarse, no en principios hidrogeológicos, sino en un enfoque interdisciplinario.
Debe determinarse la cantidad de agua subterránea que podría ser bombeada sin producir consecuencias ambientales, sociales o económicas inaceptables.
Los humedales, ecosistemas ribereños, la vegetación de tierras áridas altas alimentada por manantiales, el caudal base, y los derechos adquiridos aguas abajo tienen un rol importante en la evaluación del rendimiento sostenible.
El nuevo enfoque se centra en la evaluación del efecto de la reducción de la descarga en el resto del sistema hidrológico, el ecosistema asociado, y la sociedad en general.
Dicha evaluación trasciende el ámbito de la hidrogeología, para abarcar los aspectos
hidrológicos, ecohidrológicos, socioeconómicos, institucionales y jurídicos de
la utilización del agua subterránea.
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RENDIMIENTO SOSTENIBLE
El rendimiento sostenible del agua subterránea no depende del tamaño, profundidad, o características hidrogeológicas del acuífero.
El rendimiento sostenible tampoco depende de la recarga natural, ya que ésta ya ha sido apropiada por la descarga natural.
El rendimiento sostenible depende si la cantidad de captura es socialmente aceptable como un compromiso entre poco o ningún uso, en un extremo, y el secuestro de toda la descarga natural en el otro extremo.
En la práctica, el rendimiento sostenible puede ser expresado como un porcentaje de la recarga, aunque no exista ninguna relación entre ellos.
Si la recarga es expresada como una fracción de la precipitación, el rendimiento sostenible puede ser expresado como un porcentaje de la precipitación.
Son necesarios estudios holísticos para determinar estos porcentajes a nivel local y/o regional.
El rendimiento sostenible es un blanco móvil, sujeto a cambios a medida que más información lleve a un mejor conocimiento.
El monitoreo adecuado del recurso permitirá efectuar las correcciones necesarias.
¿Cuánta agua subterránea puede o debe bombearse en un caso determinado?
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El bombeo debe limitarse en la medida en que afecte negativamente a los otros usuarios.
El término "usuarios" se define ampliamente para incluir a todos los usuarios, tanto naturales como antropogénicos.Esto se refiere a los manantiales y humedales, la vegetación de ribera y la de tierras altas alimentadas por manantiales, la conservación del caudal base, y la preservación de los derechos existentes de agua superficial.
La decisión respecto al grado de impacto será responsabilidad de la autoridad institucional competente.
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A la escala de cuenca, el bombeo debe limitarse a un porcentaje apropiado de la recarga o, alternativamente, de la precipitación.
La determinación de este valor debe basarse en estudios holísticos, a ser revisados periódicamente conforme se disponga de mayor información.
Siendo el agua subterránea un bien común, su uso debe ser regulado para evitar una repetición de la Tragedia de los Comunes.
Ésta es la única manera de asegurar el camino a la sostenibilidad.
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