Tema 7 Recursos hídricos y gestión del agua -...

Dpto. de Biología y Geología del I.E.S. Trassierra Ciencias de la Tierra y del Medio Ambiente ____________________________________________________________________________________________________________________

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Tema 7 Recursos hídricos y gestión del agua Recursos hídricos Los recursos hídricos naturales se pueden definir como el volumen de agua disponible, tanto superficial como subterráneo, de forma natural, es decir, sin obras artificiales, en un periodo de tiempo determinado. El periodo de tiempo que se suele considerar es un año hidrológico, periodo de doce meses que comienza cuando el almacenamiento superficial y subterráneo se reduce al mínimo. En España, el año hidrológico comienza el 1 de Octubre y termina el 30 de Septiembre. Pese a esta abundancia, 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 la que procede 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.

Las aguas superficiales Una parte de las precipitaciones, caídas en los continentes, circula sobre al superficie (escorrentía superficial) en forma de aguas de arroyada, torrentes y ríos, por medio de los cuales una importante porción del excedente de las precipitaciones continentales vuelve a los océanos. Los ríos : son corrientes permanentes de agua superficial que se inician por la surgencia de agua subterránea, por la fusión de glaciares, por el flujo de suelos saturados de agua, o se forman al reunirse las aguas de escorrentía superficial, torrentes y arroyos. La desembocadura más frecuente de los ríos tiene lugar en el mar, pero algunos finalizan en lagos o cuencas endorreicas, es decir, el río desemboca en lagos, lagunas o pequeños cuerpos de agua. (Cuenca exorreica es la que descarga sus aguas en el mar). Las aguas de los ríos están estrechamente relacionadas con los acuíferos subterráneos, de modo que pueden cederles agua (río influente) o recibirla de ellos (río efluente). Además, los suelos bien desarrollados actúan como esponjas que retienen el agua de lluvia. De este modo, los ríos regulan su caudal de forma natural. El agua de precipitación es recogida por una red de drenaje , la red hidrográfica o red fluvial, que se define como el conjunto de cursos de agua, que desaguan en un río principal, que la conducirá hasta el mar. El territorio cuyas aguas van a parar al mismo río constituye la cuenca hidrográfica de dicho río. Las cuencas hidrográficas quedan separadas unas de otras por relieves altos, montañas, denominados Interfluvios , con dos vertientes : a un lado, envían sus aguas a una cuenca y al otro, a la cuenca vecina. Las cimas de los interfluvios actúan de divisorias de aguas . Las zonas más bajas de los valles se llaman Talwegs , que corresponden a los cauces de los ríos.


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Las aguas subterráneas: circulación y tipos de acuí feros Representan el 14 % del total del agua dulce, mientras que los ríos representan sólo el 0,004 %. No cabe duda de que el agua subterránea representa el mayor depósito de agua dulce que resulta fácilmente explotable. El origen principal del agua subterránea es la infiltración en el terreno de las aguas superficiales, principalmente las precipitaciones en regiones karstificadas, materiales detríticos, rocas fisuradas…, pero también de ríos y lagos. El agua subterránea vuelve al exterior por evapotranspiración, o bien formando manantiales, alimentando ríos y lagos o desembocando directamente en el mar. En el interior del terreno, esta agua se desplaza o se acumula en las grietas y en los poros. El agua subterránea tiene una capacidad lenta de renovación, por lo que es necesario evitar su sobreexplotación. Se considera un recurso renovable cuando el volumen de agua extraída cada año no supera al de la infiltrada. Las reservas de agua subterránea superan en más de veinte veces las que existen formando los ríos y lagos. Propiedades hidrológicas de las rocas

Las rocas y el suelo constituyen el medio poroso en el que se almacena 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 gaseosos. La porosidad se define como la relación existente entre el volumen de huecos y el volumen total de roca o suelo. La porosidad se expresa en %. La porosidad de los materiales consolidados depende del grado de cementación y del estado de fracturación de la roca. La porosidad de los sedimentos o materiales sueltos depende del grado de compactación de los granos, de su forma y de su distribución por tamaños. La porosidad puede aumentar por fracturación, disolución, meteorización…, y puede disminuir por cementación, compactación… Parte del agua que ocupa los huecos queda retenida por fuerzas electrostáticas dado el carácter bipolar de la molécula de agua y de la superficie de los cristales sólidos, es el agua higroscópica . Otra parte constituye una fina lámina que rodea a las partículas sólidas y al agua higroscópica, es el agua pelicular . Esta agua no puede desplazarse por gravedad y, para desprenderla del terreno, es preciso aplicar fuerzas de succión considerables, superiores a las que desarrollan las raíces de las plantas, por lo que no es utilizable por las mismas.


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Otra parte del agua presente en los poros es la denominada agua capilar , retenida por capilaridad en los pequeños huecos y canalículos del suelo. Es la única agua del suelo que aprovechan 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 cuando están saturados y circula libremente por efecto de la gravedad, de ahí su nombre de agua gravífica . Es agua contenida en el suelo pero no retenida por él. Sólo el agua de tipo gravífico es susceptible de fluir o de ser captada por un sondeo, en tanto que el resto queda retenida por el terreno. Permeabilidad o conductividad hidráulica determina la capacidad de un material para transmitir fluidos, tiene dimensiones de velocidad y dada la lenta circulación del agua a través de los medios porosos suele expresarse en m/día o en cm/s . La permeabilidad es, por tanto, una propiedad dinámica (capacidad de transmitir fluidos), en contraste con la porosidad que es una propiedad estática (capacidad de almacenar fluidos). Para que una roca sea permeable ha de ser porosa o estar muy fisurada. Pero lo realmente importante no es la porosidad en sí, sino la porosidad eficaz o volumen de poros conectados entre sí en relación con el volumen total de roca. Aunque una roca posea una alta porosidad, el agua no podrá circular e su interior si las aberturas no están interconectadas. 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 de agua. Comportamiento del medio frente 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: � Acuífero: 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 caliza karstificada. Se les denomina también embalses subterráneos

� Acuífugo: 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.

� Acuicludo: formación geológica capaz de almacenar agua pero no de transmitirla en cantidades

apreciables. Son materiales poco porosos y prácticamente impermeables, como es el caso de las arcillas. Zonas hidrológicas del suelo

En el transcurso del movimiento descendente del agua que se infiltra en el terreno, se pueden distinguir verticalmente tres zonas: zona de aireación, zona de saturación, separadas ambas por el nivel freático. a) Zona de aireación: localizada entre la superficie del terreno y la

superficie freática. Se distinguen en ella tres subzonas:

� Subzona edáfica o de evapotranspiración : es la más externa, 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 varía de 8-25 cm en las zonas sin vegetación, hasta 3 ó 4 m.

� Subzona de retención o intermedia: no está afectada por las raíces de las plantas y su grado de compactación es mayor. Cuando desaparece el agua gravífica, mantiene agua higroscópica, pelicular y capilar.

� 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.


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b) Nivel freático o hidrostático : es una superficie teórica que limita el acuífero en su parte superior y que soporta una presión igual a la atmosférica. Viene determinado por el nivel de la superficie del agua en el interior de los pozos que penetran en la zona de saturación. La altura de nivel freático varía según la región: mientras que en las zonas lluviosas puede permanecer s pocos centímetros de la superficie, en los desiertos se encuentra generalmente a gran profundidad, y sólo cuando existe un desnivel muy acusado de terreno puede llegar a aflorar a la superficie formando los oasis .

c) 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 poros. El límite inferior lo constituye el zócalo impermeable, zona del subsuelo poco porosa y poco permeable, por lo que el agua no puede circular por ella.

Tipos de acuíferos: Se clasifican por la presión a que está sometida el agua en los medios porosos y permeables: a) Acuífero libre o freático: formación geológica porosa y permeable en al que la superficie freática queda

limitada por arriba por un material permeable, y la presión coincide con la atmosférica. Si se hace un sondeo que se introduzca en el acuífero, el nivel del agua en el interior de la perforación coincide con el nivel o superficie freática. La salida natural produce manantiales, surgencias,…

b) Acuífero confinado o cautivo: formación geológica permeable, completamente saturada de agua,

confinada entre dos estratos impermeables o casi impermeables (uno inferior o muro y otro superior o techo). El agua está sometida, en general, a una presión mayor que la atmosférica (no existe nivel freático), por lo que al perforar un pozo, el agua subirá hasta una cierta altura llamada nivel piezométrico. El nivel piezométrico se define como la altura que alcanza una columna de agua al perforar un acuífero confinado, por la presión a la que está sometida, hasta igualar la presión atmosférica. Si el nivel piezométrico queda por encima de la superficie del terreno, el agua surgirá y alcanzará la altura del nivel piezométrico, originando un pozo surgente; en cambio, si el nivel piezométrico queda por debajo de la superficie del terreno, al perforar un pozo el agua subirá hasta el nivel piezométrico originando un pozo artesiano.

c) Acuífero colgado: está desconectado de nivel freático regional. Suelen ser de pequeño volumen y se

sitúan en zonas elevadas. Si son interrumpidos por un accidente natural en el terreno, se pueden originar surgencias y fuentes de ladera.

d) Acuífero fósil : tiene una recarga no renovable a escala temporal humana.


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Manantiales: son descargas naturales de agua subterránea en la superficie del terreno en cantidad apreciable. Son aliviaderos naturales por los que desaguan los acuíferos, ya sea directamente bajo la atmósfera (manantiales subaéreos) o bajo la superficie de océanos, lagos o ríos (manantiales subacuáticos). La causa más frecuente de 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 como una falla. Son especialmente frecuentes en áreas de montaña los manantiales de ladera, en los que la superficie del terreno intercepta a la superficie freática produciéndose en ese punto la salida del agua. 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 la 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. Usos del agua El agua es un recurso indispensable e irreemplazable y sus usos son múltiples y variados, aunque se pueden clasificar en dos grandes grupos: 1) Usos consuntivos: aquellos en los que se consume realmente agua, o al menos se pierde calidad, por

lo que no puede ser utilizada de nuevo directamente.

� Usos urbanos: cubren las necesidades de agua en los hogares y servicios públicos, como limpieza de calles, riegos de jardines y otros usos municipales.

� Usos industriales: el agua se utiliza como materia prima en industrias químicas y alimentarias, para generar vapor, como refrigerante, como factor para la limpieza, en la industria papelera, textil…

� Usos agrícolas: la agricultura supone la mayor demanda y consumo de agua (80%). Actualmente se está haciendo un uso más racional con los sistemas de riego por goteo.

� Usos ganaderos: fundamentalmente para limpieza de las instalaciones y como bebida para el ganado. 2) Usos no consuntivos: aquellos en los que no hay consumo de agua, y una vez utilizada puede ser

empleada nuevamente si presenta unos mínimos de calidad.

� Usos energéticos: la energía hidroeléctrica representa en España un 18% del total de la energía eléctrica generada. El uso hidroeléctrico del agua no produce consumo físico de la misma. El agua también se usa en centrales térmicas y nucleares como refrigerante del circuito de condensación.

� Navegación: medio de transporte de mercancías. Esta forma de uso del agua genera muchos casos de contaminación de las aguas, sobre todo de las fluviales, aparte de la que se pueda producir a causa de los vertidos accidentales. Para la navegación fluvial debemos disponer de cauces en condiciones hidráulicas apropiadas y caudales compatibles con el calado de las embarcaciones. Cuando el caudal natural de una corriente fluvial navegable es insuficiente para permitir el tráfico de embarcaciones durante ciertos periodos del año, puede recurrirse al auxilio de embalses de regulación que proporcionen los caudales necesarios. En España, los únicos cursos navegables son los ríos Ebro y Guadalquivir en sus tramos inferiores.

� Usos recreativos: a medida que se eleva el nivel de vida aumenta la demanda de los recursos hídricos con fines recreativos: pesca, baño, deportes náuticos… Este uso del agua requiere aguas de buena calidad, y con frecuencia las aguas quedan contaminadas con cremas solares, pinturas y gasóleos de las embarcaciones.

� Usos ecológicos y ambientales: se refiere a la cantidad mínima de agua que deben tener los ecosistemas acuáticos. Se calcula que es necesario conservar como caudales mínimos o ecológicos los que circulan de forma natural en periodos secos. En España estos caudales suponen del orden del 10% de los caudales medios . La función de los caudales mínimos es:


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- Asegurar el equilibrio biológico del medio acuático natural y el balance físico (erosión). - Evitar el estancamiento del agua y, de esta forma, focos de infección que pongan en peligro la salud

pública. - Diluir suficientemente las contaminaciones dispersas. - Conservar la estética de los parajes naturales. - Necesidades de recarga de acuíferos, para hacer posible la navegación, uso recreativo, etc.

Disponibilidad de agua Para conocer las disponibilidades de agua de una cuenca hidrográfica, acuífero, país, etc., e incluso de toda la Tierra, es preciso conocer el balance hídrico del sistema en cuestión, que se puede definir como la cuantificación de las entradas y salidas de agua de l sistema en un tiempo determinado. En su forma más simple puede expresarse según la ecuación:

Para un periodo largo de tiempo, el volumen de agua almacenada se puede despreciar pues es constante. La diferencia entre P y ET constituye los recursos hídricos renovables. No obstante, existen volúmenes mucho mayores que se pueden consumir, pero que no se van a renovar, son las reservas de agua subterránea fósil, que pueden tener edades considerables. A nivel continental, las precipitaciones alcanzan los 99.000 km3/año y la evapotranspiración llega a los 62.000 km3/año, por lo que los recursos hídricos renovables anualmente, representados por la escorrentía, son de 37.000 km3/año. Por tanto, sólo la tercera parte de las precipitaciones son un recurso potencial. Los recursos hídricos mundiales renovables anualmente, se cifran, según hemos visto, en unos 37.000 km3/año, lo que representa unos 7.000 m3 per cápita. Sin embargo, su distribución, tanto en el espacio como en el tiempo, es muy desigual. La provisión de agua varía considerablemente según la latitud, concentrándose en las zonas húmedas tropicales, mientras que en áreas desérticas y áridas, los recursos son mínimos, siendo las zonas templadas donde los recursos hídricos están más equilibrados. Asimismo, los recursos hídricos varían temporalmente, ya que gran parte de las precipitaciones experimentan altibajos estacionales en muchos lugares, o debido a la existencia de periodos secos o lluviosos cada cierto tiempo. Aunque la desigual distribución espacial viene dada por el reparto de las precipitaciones, también está influida, por determinados factores humanos: � La irregular distribución de los asentamientos de p oblación . Por ejemplo, la cuenca del Amazonas con

el 13% de los recursos mundiales de agua dulce sólo da suministro al 0,4% de la población mundial. � El despilfarro, pues mientras los estadounidenses consumen 630 litros por persona y día y los europeos

más de 300 litros, los mejicanos sólo consumen 125 litros y la mayor parte de la población de los países subdesarrollados no superan los 5 litros.

� La contaminación, que reduce la calidad de las aguas, problema éste que por una causa u otra afecta

tanto a los países desarrollados como a los subdesarrollados. Situación en España En nuestro país también se produce un desigual reparto de los recursos hídricos. Anualmente, la Península Ibérica recibe una aportación hídrica global suficiente para satisfacer las necesidades de consumo. Sin embargo, la mayor parte de las precipitaciones (superiores a 1000 mm) cae en regiones atlánticas del norte y noroeste (y también en algunas de las sierras más importantes de interior), mientras que en otras muchas regiones no se superan los 500 mm anuales, con algunas áreas y comarcas de características desérticas. La

P = precipitación ET = evapotranspiración. ES = escorrentía (superficial y subterránea) V = volumen de agua almacenada.

P = ET + ES ± V


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sequía persistente que suele afectar a la mitad sur peninsular durante varios años, con más intensidad en Andalucía, y el régimen pluviométrico normal en el norte, marca la tradicional división en: � España húmeda : excedentaria de agua. Los ríos que vierten al Atlántico entre la frontera francesa y

portuguesa son muy caudalosos. Suponen un 41% de los recursos hídricos. � España seca : menos favorecida hidrológicamente, es la mitad sur de la Península y el litoral mediterráneo.

Presenta la agricultura de mayor valor económico del país. Además, la población española, con excepción de la capital de la nación, vive en su mayor parte en áreas próximas a la costa. Estas circunstancias hacen que el litoral mediterráneo sea fuertemente deficitario en agua.

Gestión del agua: Planificación hidrológica En los últimos cincuenta años, la utilización de los recursos hídricos se ha cuadruplicado, por el uso masivo del agua para la agricultura y en menor mediada para la industria, al mismo tiempo que la contaminación ha degradado seriamente la calidad del agua disminuyendo así la disponibilidad de agua dulce. Ello ha supuesto un aumento en la presión ejercida sobre los recursos hídricos. El índice de presión sobre el agua se define como los recursos anuales renovables de agua necesarios para satisfacer las necesidades de la agricultura, la industria y el uso doméstico. Se ha calculado un valor de referencia de 1.000 m3/hab/año, de manera que aquellos países con valores inferiores se consideran deficitarios en agua. En esta situación se encuentran actualmente varios países y afecta a millones de personas. De seguir esta tendencia, numerosos países y cientos de millones de personas se verán afectados, principalmente en África y ciertas zonas de Asia Occidental. Esta falta de agua provocará un impacto directo en la provisión de alimentos y en el desarrollo económico, y la falta de higiene conducirá a un estado de insalubridad que favorecerá la aparición de epidemias. Debido a todo lo anteriormente expuesto, se hace necesaria una gestión del agua . 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. La vigente Ley de Aguas de 1985 declara como el agua un bien público. Compete al Estado la planificación hidrológica, que tiene como objetivos generales: � Satisfacer las demandas de agua y equilibrar y armonizar el desarrollo regional y sectorial, incrementando

la disponibilidad del recurso. � Mejorar la calidad del recurso, racionalizando sus usos 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. Medidas de ahorro Están dirigidas al uso eficiente y racional del agua en los tres sectores consuntivos: En la agricultura � Mejora de los sistemas de irrigación, sustituyendo el sistema tradicional de riego a manta por métodos más

modernos como el riego por goteo o las técnicas de microirrigación que aportan el requerimiento hídrico necesario de cada planta, evitando la pérdida de agua por evaporación, ya que en algunos casos se desperdicia hasta el 60%.

� Mejora en los sistemas de canalización y distribución, donde se pierde gran cantidad de agua.


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� Utilización de aguas residuales, previa depuración, para el riego. � Desarrollo de variedades de cultivo que precisen menos agua. � Mayor control de suministros y aumento de las tarifas agrícolas para evitar el despilfarro. En la industria � Promover el estudio de procesos industriales que requieren menor consumo de agua. � Reciclaje del agua para su reutilización en los sistemas de refrigeración de las industrias. � Aplicación de incentivos a las industrias que reduzcan el consumo. Sector doméstico o urbano � Utilización de conducciones de distribución diferenciadas: una para consumo y otra para cisterna. � Empleo de electrodomésticos e instalaciones de bajo consumo, como cisternas ecológicas, grifos con

temporizadores, etc. � Precios distintos según las necesidades y precios que reflejen los costes, como forma de valorar los

recursos hídricos y crear incentivos para su conservación. Un precio demasiado bajo y una política de subvenciones indiscriminada favorece el derroche de agua.

� Construcción de jardines con plantas que requieran poco agua, y utilización de aguas depuradas para el

riego. � Limitación de las construcciones de instalaciones deportivas y recreativas (piscinas, campos de golf, etc.)

en zonas deficitarias de agua. � Mejora en las redes de distribución mediante al renovación de las conducciones, así como la detección y

reparación de las mismas, para evitar fugas, que se cifran en general entre el 20-50% � Otras medidas muy simples y eficaces son ducharse en vez de bañarse, evitar el goteo de los grifos, etc. Protección de los bosques

La presencia de bosques ralentiza la velocidad con la que el agua recorre el ciclo hidrológico, disminuye la escorrentía. Sin vegetación, el agua de lluvia se desplaza rápidamente sobre la superficie hacia el mar, en cambio, los bosques retienen el agua como una esponja, haciendo que después fluya más lentamente, además contribuyen a aumentar la humedad ambiental, favoreciendo un clima más húmedo y lluvioso.

Explotación de las aguas subterráneas En un país como España, de precipitaciones muy irregulares y con escasas reservas de nieve, es la escorrentía subterránea la que fundamentalmente permite que los principales ríos tengan carácter continuo, aunque con fuertes dispersiones entre caudales máximo y mínimo. También los acuíferos son alimentados por infiltración desde la escorrentía superficial y pueden ser considerados como recursos renovables cuando los volúmenes extraídos no superan la tasa de renovación. Sin embargo, en muchos casos, dicha tasa puede ser muy lenta y presenta periodos de renovación de varios miles de años y, por tanto, superiores a los de explotación. Dichos acuíferos (aguas fósiles) deben ser considerados como recursos no renovables en al escala temporal humana. El método más corriente de explotación de los acuíferos es la perforación de pozos verticales que alcanzan el nivel freático local, por los que se extrae el agua mediante bombeo. El efecto más notable del bombeo de lo pozos es la depresión provocada en el nivel del agua en su interior, consecuencia del descenso generalizado de la superficie freática del acuífero en el entorno de la captación. En efecto, cuando un pozo empieza a bombear agua subterránea, se produce un “vacío” que origina un cono de depresión alrededor del mismo,


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tanto más acusado en profundidad y extensión cuanto mayor sea el caudal de explotación y menor sea la permeabilidad del acuífero, debido a que el agua tiene que fluir hacia esa zona para llenar ese “vacío” generado por la extracción de agua. 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 al base del cono de depresión. El diámetro de pozo tiene poca importancia en el caudal de agua que suministra el pozo, éste 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, es decir, sus radios de influencia, originándose entonces un descenso generalizado del nivel freático regional que puede llegar a secar los pozos que no sean bastante profundos.

Regulación de las cuencas hidrográficas Una cuenca hidrográfica es el área que ocupan los cursos de agua cuyos trazados convergen en un único cauce que desembocará en el mar. Está formada, por tanto por el territorio ocupado por un río y sus afluentes. Podemos distinguir dos tipos de regulación, es decir, de adaptación de caudal de escorrentía a las necesidades de la demanda: � Regulación natural : es la que se presenta en la corriente fluvial sin ningún tipo de intervención o

modificación artificial sobre ella. Con esta regulación, producida por la retención del agua de lluvia en el subsuelo, en España solamente se podría aprovechar menos del 10% de los recursos hídricos naturales.

� Regulación artificial : se hace mediante obras que pretenden modular una parte o el total de los

excedentes no regulados de modo natural. Lo que se hace es establecer embalses para acomodar el régimen natural a las necesidades, con lo que se lograría disponer de más recursos, ya que la mayor parte de la escorrentía de nuestros ríos se produce durante el invierno y la primavera, cuando las necesidades de la demanda de agua son mínimas.

La regulación artificial de las cuencas hidrográficas se lleva a cabo mediante presas, trasvases y canales. Los embalses y presas

Un presa es una estructura (básicamente un muro) que tiene por objeto contener el agua en un cauce fluvial. La presa retiene el agua para luego poder utilizarla, y ello requiere unos sistemas de desagüe regulables a voluntad, que se denominan tomas , para controlar esta utilización. Pero, junto con este objetivo de explotación, la presa debe estar preparada para evacuar el agua sobrante de las avenidas. Los dispositivos destinados a la evacuación de caudales sobrantes se llaman aliviaderos . En España hay cerca de mil presas, la mayor parte de ellas se han construido a partir de 1950. La mitad de las presas españolas se usan para obtener energía hidroeléctrica. Además de esta aplicación energética, otra ventaja adicional es la regulación del flujo de agua. Esto ayuda al control de inundaciones, suaviza los efectos de las sequías, garantiza el aporte continuo de agua a las industrias, las ciudades y los regadíos, y proporciona lugares destinados al recreo, a las actividades náuticas o a la pesca.


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Los canales y las canalizaciones

Las conducciones de agua desde su lugar de almacenamiento hasta el lugar de su uso son tan antiguas como las presas. En España, los romanos nos dejaron grandes obras, como los acueductos de Segovia y Mérida. Los canales son conducciones construidas a cielo abierto, con sección rectangular, circular, trapezoidal o parabólica. Otros mecanismos de conducción incluyen tuberías o canalizaciones subterráneas, y sistemas de sifones o vasos comunicantes para salvar desniveles. Actualmente, nuestra red de canales y conducciones destinadas al abastecimiento de agua supera los 5.000 km de longitud (cifra que se duplica si tenemos en cuenta los canales para riego). Las canalizaciones de los ríos son construcciones cuya finalidad es evitar los daños durante las crecidas de los ríos o mejorar sus condiciones de navegabilidad. Pero también tienen inconvenientes: � La destrucción de valiosos ecosistemas, como los bosques de ribera o galería. � Alteración drástica del hábitat de los peces y otra fauna fluvial que se aloja en el cauce natural del río. � Además, el agua confinada por canalizaciones o diques fluye más deprisa y con más violencia,

aumentando su fuerza erosiva e intensificando los efectos devastadores de las inundaciones cuando se producen.

Los trasvases

Consisten en exportar agua desde una cuenca hidrográfica con excedentes a otra con déficit por medio de un sistema de canales cuyo impacto en el medio natural y en el paisaje es muy elevado. Ayudan al reparto solidario del agua, evitando que se convierta en un factor limitante del desarrollo económico y social y de la calidad de vida en zonas deficitarias. Ayudan, también a proteger ecosistemas fluviales y lacustres y humedales afectados por la escasez. Pero tienen muchos inconvenientes: � Suponen alterar de manera irreversible el caudal del río donante. El concepto de agua excedentaria es

virtual ya que, si se tienen en cuenta las necesidades ecológicas del río, es difícil que ese concepto se materialice en la realidad.

� La construcción de un sistema de canales ocasiona gran impacto ambiental (movilización de grandes cantidades de tierra, barrera para los animales, modificación de los cauces fluviales).

� Conflictos entre cuencas donantes y receptoras (las receptoras piden más agua, las donantes piden que se respeten los acuerdos).

� Pueden aumentar las diferencias entre las comunidades, pues las zonas de secano (renta más baja) aportarían el agua a las zonas de regadío (renta más alta).

� Alto coste económico de las infraestructuras. Algunos trasvases importantes en nuestro territorio son el Tajo-Segura, de gran magnitud y costo,; el Ebro-Besaya, que abastece a Torrelavega; el Canal de Castilla, en la cuenca del Duero, de 207 km de largo; o el Canal de Isabel II, realizado para abastecer de agua a Madrid. El Plan Hidrológico Nacional (P.H.N.) aprobado por el anterior gobierno, se ha visto modificado en el punto más polémico, el trasvase del Ebro. El borrador del R.D. que elimina del P.H.N. el trasvase del Ebro contempla que el 60% del abastecimiento de aguas a las cuencas del Júcar, del Segura y de Cataluña procederá de la desalinización, además de potenciar la reutilización de agua, su ahorro y la mejora de su gestión.

Obtención tecnológica de agua dulce Ya sean motivos políticos o técnicos, desde ciertos sectores especializados se afirma que en la actualidad, y gracias al abaratamiento de costes, la desalinización es una alternativa viable al trasvase, al menos para la franja costera, no para el interior. Existen distintas técnicas de desalinización:


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� Destilación : consiste 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 distintas cámaras también lo hace, y al enfriarse el vapor circulante, cede calor que se utiliza para calentar los tubos e entrada de agua salada. El agua que se ha ido condensando no contiene sal.

� 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 de agua pero no de las sales disueltas, hasta alcanzar el equilibrio osmótico. Este paso se realiza a una presión denominada presión osmótica. Aplicando a la solución concentrada una presión superior a la osmótica, el proceso se invierte (ósmosis inversa). Por tanto, la ósmosis inversa es 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 eliminados (90-99%). Las moléculas de agua atraviesan fácilmente la membrana.

El agua como recurso energético Energía hidroeléctrica Se basa en aprovechar la energía potencial del agua que fluye desde las montañas hasta el mar, impulsada por la gravedad, para producir energía eléctrica. 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. Evidentemente, no todo este potencial energético es aprovechable ya que los caudales dependen de la pluviometría y ésta varía con la climatología, que no es constante, aunque se pueda determinar un valor medio a lo largo del año. En las centrales hidroeléctricas, la energía liberada por el agua a causa del desnivel es transformada en electricidad por medio de un grupo turbina-generador. A pesar de todos estos inconvenientes, las centrales hidroeléctricas son instalaciones cuyo balance medioambiental se puede considerar positivo. No obstante, la construcción de


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gigantescas presas, como las de Itaipú (en Brasil-Paraguay), Guri (en Venezuela) y la de las Tres Gargantas (en China), ha suscitado grandes controversias por el enorme impacto ambiental que suponen. Hoy día con el fin de preservar el medio ambiente y conseguir una mayor eficacia energética se está impulsando la utilización de minicentrales , las de potencia inferior a 5 MW (megavatios), ya que causan un impacto medioambiental mucho menor. Además, las minicentrales escalonadas constituyen un sistema de almacén de energía cuando hay excedentes. Como la demanda de energía eléctrica varía mucho con las estaciones e incluso según las horas del día, el exceso de energía eléctrica puede ser utilizado para bombear agua y devolverla (después de haber pasado ya por las turbinas) desde un embalse a otro situado aguas arriba, utilizándola de nuevo para producir electricidad durante periodos de gran consumo.

VENTAJAS INCONVENIENTES

� Fuente de energía limpia.

� Fuente de energía autóctona.

� Fuente de energía renovable.

� Bajo coste de explotación.

� Mantenimiento mínimo.

� No precisa sistemas de calderas ni de refrigeración.

� Alto rendimiento. El 80-90% de la energía es transformada en electricidad.

� Almacena agua para utilizarla en los regadíos y abastecimiento a poblaciones.

� Permite el aprovechamiento para actividades de ocio.

� Permite la laminación de caudales, atenuando los efectos de las avenidas y asegurando un caudal mínimo durante el estiaje y en épocas de sequía.

� Transforma sistemas fluviales en lacustres, afectando especialmente a especies piscícolas

� Fuerte impacto ambiental.

� Impide la migración de animales (salmones).

� Disminuye la biodiversidad.

� Suponen la anegación de terrenos, a veces fértiles, o de gran valor ecológico.

� Los sedimentos se acumulan en el embalse, empobreciendo de nutrientes el resto del río y disminuyendo los aportes a la desembocadura lo que incrementa la erosión costera y el hundimiento de los deltas.

� Incrementan el riesgo de eutrofización.

� Tiempo de explotación limitado por su colmatación.

� Genera cambios en la composición química del agua embalsada.

� Conflictividad social asociada a la desaparición de pueblos, patrimonio histórico artístico...La construcción de pantanos exige el traslado de pueblos enteros.

� Riesgos asociados (rotura de la presa).

� Subsidencias y colapso en el vaso de la presa.

� Modificación de caudales aguas abajo.

� Modifican el nivel freático.

� Producen cambios en el microclima de la zona.

� Asociados a su construcción: trazado de carreteras, desmontes, tendidos eléctricos, canteras, escombreras...

Energía mareal o mareomotriz Es la energía potencial contenida en las masas de agua del mar debida al desnivel que se establece entre la pleamar y la bajamar. Se cifra a nivel mundial en unos 22.000 TWh anuales (1 teraWh = 1.000 millones de kWh). Sin embargo, tan sólo el 1% es teóricamente aprovechable desde el punto de vista técnico y económico, y de esta cantidad, más de la mitad se hallan en sólo cinco áreas: la bahía de Fundy (Canadá), el estuario del Severn (Gran Bretaña), la costa noroccidental de Francia, la costa del sudeste de China y el mar de Okhotsk, en la costa este de Rusia. La central mareomotriz de La Rance (Francia) es la más importante del mundo. Posee una presa de 750 metros de longitud y 27 metros de altura. El aprovechamiento eléctrico se realiza, al igual que en el caso de la energía hidroeléctrica, mediante un salto de agua. La energía liberada por el agua a causa del desnivel que se produce entre pleamar y bajamar es transformada en electricidad por medio de un grupo turbina-generador.


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Es una instalación en la que existe un gran dique, provisto de esclusas, que permiten retener grandes masas de agua. Para ello, al comienzo de la pleamar éstas se abren y el agua va llenando el embalse, y en el momento en que la marea llega a su nivel máximo se cierran. A medida que baja la marea se va produciendo un desnivel y cuando éste alcanza una cierta diferencia de altura se abren de nuevo las esclusas con lo que se produce un salto de agua, que al accionar un sistema turbina-generador genera electricidad.

El aprovechamiento energético puede ser doble si al comienzo de la pleamar, cuando el embalse está vacío , se cierran las esclusas, y se abren para llenar el embalse al llegar la pleamar a su nivel máximo. De esta manera se origina un nuevo salo de agua, que acciona el sistema turbina-generador. Lógicamente este proceso sólo es posible utilizando turbinas y generadores reversibles. Presenta todas las ventajas de las energías renovables pero también algunos inconvenientes como son el gran impacto sobre los ecosistemas costeros en la zona de explotación, su

utilización limitada a zonas costeras con un mínimo de 10 m de diferencia mareal y el desfase entre las mareas y la demanda de energía eléctrica.

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 de Kavaerner consiste en un tubo de hormigón, de diez metros de largo, dispuesto verticalmente en el hueco de un acantilado. Las olas penetran por la parte inferior del tubo 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 tubo reabsorbe el aire que había ascendido, y el movimiento de ese aire hacia abajo vuelve a mover la turbina.

� El pato de 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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Actividades Preguntas largas 1) Uso y consumos de agua. Medidas de ahorro. Potabilización Preguntas cortas 1) Define el concepto de cuenca hidrográfica. 2) ¿Qué factores determinan la capacidad de infiltración de un terreno?. 3) Las rocas calizas que están muy fracturadas, ¿presentan mucha o poca permeabilidad?. ¿Por qué?. 4) Las arenas y las arcillas son materiales porosos. ¿Son también materiales muy permeables? ¿Por qué? 5) ¿Se encuentran siempre en relación directamente proporcional la porosidad y la permeabilidad de un

material? Razone la respuesta. 6) ¿Qué es un acuífero?. 7) ¿Qué es un acuífero?. Tipos básicos de acuíferos. 8) ¿Qué es un pozo artesiano?. Explica por qué el agua rebosa a presión por encima de la boca de un pozo

surgente.. 9) Concepto de nivel freático 10) ¿A qué se denomina nivel piezométrico?. ¿Existe alguna diferencia con el nivel freático?. 11) ¿Qué ocurre cuando perforamos varios pozos próximos?. ¿Qué parámetro nos indica la distancia mínima a

la que podemos perforar el pozo nuevo?. 12) ¿Cuál es el caudal máximo que se podrá extraer de un pozo?. 13) ¿Qué diferencia existe entre usos consuntivos y no consuntivos del agua?. 14) ¿Cuál es el uso que más agua demanda en España?. ¿Y a nivel mundial?. 15) Explica cómo puede intervenir el ser humano en el ciclo hidrológico. 16) Indica las fuentes de energía de origen hídrico 17) Propón, al menos, una medida reductora del consumo de agua en cada uno de los sectores, agrícola,

ganadero, industrial y urbano. 18) Señala las principales ventajas e inconvenientes que presenta la energía hidroeléctrica sobre otras fuentes

de energía. 19) Indica cuatro factores que hacen del agua un recurso limitado y escaso en muchas regiones del planeta.

¿Cuáles son las principales medidas que se han de tomar para paliar los problemas hídricos en las zonas endémicamente deficitarias?.

Preguntas de aplicación 20) En la tabla se dan los valore de oxígeno disuelto (miligramos de oxígeno por litro de agua) medidos a

mediodía, a diferentes profundidades de una balsa con abundancia de plancton.


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a) Representa los datos en un gráfico. Explica el proceso biológico que predomina a mediodía en el primer medio metro de la balsa y qué organismos lo realizan.

b) ¿Qué cambios, por lo general, crees que puede haber con respecto

a la concentración de oxígeno del agua al atardecer?. Razónalo. c) Explica por qué en el fondo de la balsa se da esa concentración de

oxígeno. ¿Qué organismos abundan más?. ¿Qué tipo de metabolismo tienen?.

21) En la figura se representan tres zonas A, b y C.

a) Explica el comportamiento de cada una de ellas desde el punto de vista hidrológico. b) ¿Cómo puede explicarse la aparición del manantial que aparece en la figura?. c) Razona cuál será el resultado de los sondeos 1, 2 y 3 realizados para captar aguas subterráneas.

22) Observa el siguiente esquema y responde a las cuestiones que se plantean:

a) Comenta el esquema adjunto diciendo de qué tipo son los acuíferos representados (A1, A2 y A3). Explica las características de los pozos P1, P2 y P3 y precisa qué hay que hacer para obtener agua en cada uno de ellos. ¿Qué relación existe entre el río y el acuífero A1?.

b) Cita y explica dos consecuencias de

la sobreexplotación de los acuíferos. c) Pon tres ejemplos que, en tu opinión,

constituyan un despilfarro o mal uso del agua.

Profundidad (m) Oxígeno disuelto (mg/litro)

0,1 9,2 0,5 8,1 1 5,3 2 2,9 3 1 4 0,1


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23) Lee el siguiente texto y contesta las cuestiones:

La presa de Assuan en Egipto ha supuesto grandes recompensas para el país, en especial en forma de energía hidroeléctrica, que representa la mitad de sus necesidades energéticas. También supuso la liberación de las inundaciones estacionales, pero con un coste considerable. Más de 100 millones de toneladas de sedimentos de calizas y arena, que antaño fertilizaban los campos de cultivo río abajo, están hoy rellenando el lago Nasser, lo que supone un aumento en las importaciones de fertilizantes. Este bloqueo de los depósitos fluviales tuvo también efectos en las industrias de río abajo, privando a los fabricantes de ladrillos de El Cairo de una materia prima vital, mientras que las pesquerías de sardina de la costa, que dependían del flujo de nutrientes procedentes del Nilo, se contaron entre las primeras bajas. El propio delta del Nilo está formado por un 40% de cienos, un 30% de arena fina y un 30% de calizas. Simultáneamente, los problemas de la salinización y el encharcamiento se han visto acentuados. Un estudio de la FAO llegó a la conclusión de que el 35% de la superficie cultivada de Egipto está afectada por un exceso de agua. Para rematar todo esto, la enfermedad parasitaria transmitida por el agua, la esquistosomiasis, ha hecho su aparición entre los pueblos que viven en torno al lago Nasser y a lo largo de los nuevos canales de irrigación. En todos los casos se podrían haber minimizado muchos de estos problemas por medio de un estudio previo de impacto de las medidas.

a) ¿Cuál era la causa de la fertilidad del valle del Nilo antes de la construcción de la presa?. b) ¿Qué efectos beneficiosos y perjudiciales puede ocasionar la construcción de un embalse?. c) ¿Qué medidas se deberían proponer en estos casos?.

24) La tabla indica la distribución de los recursos y consumos de agua en algunas cuencas hidrográficas de España. De acuerdo con los datos, conteste a las siguientes cuestiones:

a) Analiza la situación hídrica de España. b) Si consideras que existe riesgo de desabastecimiento hídrico en algunas regiones, indica soluciones

que se podrían dar en cada caso.

Recursos hídricos y gestión del agua

Las aguas superficiales: embalses y trasvases. Aguas subterráneas. Explotación de aguas subterráneas. Plantas desaladoras. Energía hidroeléctrica y mareal. Las aguas subterráneas. Usos y consumo del agua.. Conceptos básicos : cuenca hidrográfica, red de drenaje, divisoria de aguas, escorrentía superficial, acuífero, nivel freático, manantial, pozos, uso consuntivo y no consuntivo.

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