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Balance de agua

La recarga de acuíferos o drenaje profundo o percolación profunda es una hidrológico proceso, donde el agua se mueve hacia abajo a partir de las aguas superficiales a las aguas subterráneas . La recarga es el método principal a través del cual el agua ingresa a un acuífero . Este proceso generalmente ocurre en la zona vadosa debajo de las raíces de las plantas y , a menudo , se expresa como un flujo hacia la superficie del nivel freático . La recarga de agua subterránea también abarca el agua que se aleja del nivel freático y se adentra en la zona saturada. [1]La recarga se produce tanto de forma natural (a través del ciclo del agua ) como a través de procesos antropogénicos (es decir, "recarga artificial del agua subterránea"), donde el agua de lluvia o el agua regenerada se canaliza al subsuelo.

Procesos [ editar ]

El agua subterránea se recarga de forma natural por la lluvia y la nieve en estado fundido y en menor medida por el agua superficial (ríos y lagos). La recarga puede verse impedida de alguna manera por actividades humanas, incluida la pavimentación, el desarrollo o la tala . Estas actividades pueden resultar en la pérdida de la capa superficial del suelo, lo que resulta en una menor infiltración de agua, una mayor escorrentía superficial y una reducción en la recarga. El uso de agua subterránea, especialmente para riego , también puede reducir los niveles freáticos. La recarga de agua subterránea es un proceso importante para la gestión sostenible de las aguas subterráneas, ya que la tasa de volumen extraída de un acuífero a largo plazo debe ser menor o igual a la tasa de volumen que se recarga.

La recarga puede ayudar a mover el exceso de sales que se acumulan en la zona de las raíces a las capas más profundas del suelo o al sistema de aguas subterráneas. Las raíces de los árboles aumentan la saturación de agua en el agua subterránea reduciendo la escorrentía de agua . [2] Las inundaciones aumentan temporalmente la permeabilidad del lecho del río al mover los suelos arcillosos río abajo, y esto aumenta la recarga del acuífero. [3]

La recarga artificial de agua subterránea se está volviendo cada vez más importante en la India, donde el bombeo excesivo de agua subterránea por parte de los agricultores ha provocado el agotamiento de los recursos subterráneos. En 2007, en las recomendaciones de la International Water Management Institute , el gobierno indio asigna ₹ 1.800 millones de rupias (equivalente a ₹ 44 mil millones o US $ 610 millones en 2019) a la trinchera y fondos de proyectos de recarga (un excavados así una amplia y poco profunda bueno, a menudo revestido con concreto) en 100 distritos dentro de siete estados donde el agua almacenada en acuíferos de roca dura había sido sobreexplotada. Otro problema ambiental es la eliminación de desechos a través del flujo de agua, como granjas lecheras, escorrentías industriales y urbanas..

Humedales [ editar ]

Los humedales ayudan a mantener el nivel del nivel freático y ejercen control sobre la cabeza hidráulica. [4] Esto proporciona fuerza para la recarga del agua subterránea y la descarga a otras aguas también. La extensión de la recarga de agua subterránea por un humedal depende del suelo , la vegetación , el sitio, la proporción de perímetro a volumen y el gradiente del nivel freático. [5] La recarga de agua subterránea se produce a través de suelos minerales que se encuentran principalmente alrededor de los bordes de los humedales. [6] El suelo debajo de la mayoría de los humedales es relativamente impermeable. Una relación alta de perímetro a volumen, como en los pequeños humedales, significa que la superficie a través de la cual el agua puede infiltrarse en el agua subterránea es alta. [7]La recarga de agua subterránea es típica en pequeños humedales como los baches de las praderas , que pueden contribuir significativamente a la recarga de los recursos regionales de agua subterránea. [7] Los investigadores han descubierto una recarga de agua subterránea de hasta el 20% del volumen de los humedales por temporada. [7]

Recarga centrada en la depresión [ editar ]

Si el agua cae uniformemente sobre un campo de modo que no se exceda la capacidad de campo del suelo, entonces se filtra agua insignificante al agua subterránea . Si, en cambio, se forman charcos en áreas bajas, el mismo volumen de agua concentrado en un área más pequeña puede exceder la capacidad de campo, lo que da como resultado agua que se filtra hacia abajo para recargar el agua subterránea. Cuanto más grande sea el área de escorrentía contribuyente relativa, más concentrada será la infiltración. El proceso recurrente del agua que cae de manera relativamente uniforme sobre un área, fluyendo al agua subterránea de manera selectiva bajo depresiones superficiales es una recarga enfocada en la depresión. Las capas freáticas se elevan bajo tales depresiones.

Presión de depresión [ editar ]

La recarga de agua subterránea centrada en la depresión puede ser muy importante en las regiones áridas . Más eventos de lluvia pueden contribuir al suministro de agua subterránea.

La recarga de agua subterránea enfocada en la depresión también afecta profundamente el transporte de contaminantes al agua subterránea. Esto es de gran preocupación en regiones con formaciones geológicas kársticas porque el agua puede eventualmente disolver túneles hasta los acuíferos o arroyos desconectados. Esta forma extrema de flujo preferencial, acelera el transporte de contaminantes y la erosión de dichos túneles . De esta manera, las depresiones destinadas a atrapar el agua de escorrentía , antes de que fluya hacia los recursos hídricos vulnerables, pueden conectarse bajo tierra con el tiempo. La cavitación de las superficies de arriba hacia los túneles da como resultado baches o cuevas.

El encharcamiento más profundo ejerce una presión que hace que el agua ingrese al suelo más rápido. El flujo más rápido desaloja los contaminantes que de otro modo se adsorberían en el suelo y los arrastra. Esto puede llevar la contaminación directamente al nivel freático elevado debajo y al suministro de agua subterránea . Por tanto, la calidad del agua recogida en las cuencas de infiltración es de especial preocupación.

Contaminación [ editar ]

La contaminación de la escorrentía de aguas pluviales se acumula en los depósitos de retención. La concentración de contaminantes degradables puede acelerar la biodegradación . Sin embargo, dónde y cuándo los niveles freáticos son altos, esto afecta el diseño apropiado de los estanques de detención , los estanques de retención y los jardines de lluvia .

Métodos de estimación [ editar ]

Las tasas de recarga de agua subterránea son difíciles de cuantificar [8] ya que otros procesos relacionados, como los procesos de evaporación , transpiración (o evapotranspiración ) e infiltración , primero deben medirse o estimarse para determinar el balance.

Físico [ editar ]

Los métodos físicos utilizan los principios de la física del suelo para estimar la recarga. Los métodos físicos directos son aquellos que intentan medir realmente el volumen de agua que pasa por debajo de la zona de las raíces. Los métodos físicos indirectos se basan en la medición o estimación de los parámetros físicos del suelo, que junto con los principios físicos del suelo, se pueden utilizar para estimar la recarga potencial o real. Después de meses sin lluvia, el nivel de los ríos en clima húmedo es bajo y representa únicamente agua subterránea drenada. Por tanto, la recarga se puede calcular a partir de este caudal base si ya se conoce la zona de captación.

Química [ editar ]

Los métodos químicos utilizan la presencia de sustancias solubles en agua relativamente inertes , como un marcador isotópico o cloruro , [9] que se mueven a través del suelo a medida que se produce un drenaje profundo.

Modelos numéricos [ editar ]

La recarga se puede estimar usando métodos numéricos , usando códigos como Evaluación Hidrológica del Desempeño del Relleno Sanitario , UNSAT-H , SHAW , WEAP y MIKE SHE . El programa 1D HYDRUS1D está disponible en línea. Los códigos generalmente usan datos de clima y suelo para llegar a una estimación de recarga y usan la ecuación de Richards de alguna forma para modelar el flujo de agua subterránea en la zona vadosa .

Factores que afectan la recarga de aguas subterráneas [ editar ]

Cambio climático [ editar ]

Procesos naturales de recarga de aguas subterráneas. Los ajustes que afectan el nivel freático mejorarán o disminuirán drásticamente la calidad de la recarga del agua subterránea en una región específica.

El futuro del cambio climático presenta la oportunidad de implicaciones con respecto a la disponibilidad de recarga de aguas subterráneas para futuras cuencas de drenaje . Estudios recientes exploran diferentes resultados de futuras tasas de recarga de agua subterránea basados ​​en climas húmedos, medios y áridos teóricos. El modelo proyecta una serie de varios patrones de lluvia. A partir de los resultados, se predice que las tasas de recarga de las aguas subterráneas tendrán el menor impacto en un clima de igual humedad y sequedad. La investigación predice el impacto insignificante de las tasas de recarga de agua subterránea en un clima medio debido a las predicciones de disminución del tamaño de la cuenca y las precipitaciones. [10] PrecipitaciónSe prevé que las tendencias transmitirán un cambio mínimo cuantitativo en un futuro próximo, mientras que las tasas de recarga de las aguas subterráneas están sujetas a un aumento como consecuencia del calentamiento global . [10] Este fenómeno se explica a través de los atributos físicos de la vegetación. Con el aumento de la temperatura como resultado del calentamiento global, el índice de área foliar (LAI) disminuye. Esto conduce a tasas más altas de infiltración en el suelo y menos interceptación dentro del árbol mismo. Un resultado directo del aumento de la infiltración en el suelo son las tasas elevadas de recarga de agua subterránea. [10] Por lo tanto, con el aumento de las temperaturas y los cambios insignificantes en los patrones de precipitación, las tasas de recarga de las aguas subterráneas están sujetas a un aumento.

Otras iniciativas de investigación también revelan que los diferentes mecanismos de recarga de las aguas subterráneas tienen diferentes sensibilidades en respuesta al cambio climático. El aumento de las temperaturas globales genera climas más áridos en algunas regiones, y esto puede conducir a un bombeo excesivo del nivel freático . Cuando las tasas de bombeo son mayores que la tasa de recarga del agua subterránea, existe un mayor riesgo de sobregiro . [11] El agotamiento de las aguas subterráneas es evidencia de la respuesta del nivel freático al bombeo excesivo. Las graves consecuencias del agotamiento de las aguas subterráneas incluyen la disminución del nivel freático y el agotamiento de la calidad del agua. [11]La cantidad de agua en el nivel freático puede cambiar rápidamente dependiendo de la tasa de extracción. A medida que disminuye el nivel de agua en el acuífero, hay menos agua disponible para bombear. Si la tasa de recarga potencial de agua subterránea es menor que la tasa de extracción, el nivel freático será demasiado bajo para el acceso. Una consecuencia de esto incluye perforar más profundamente en el nivel freático para acceder a más agua. La perforación del acuífero puede ser una tarea costosa y no se garantiza que la cantidad de agua disponible sea exacta a los rendimientos anteriores. [11]

Urbanización [ editar ]

Otras implicaciones de la recarga de aguas subterráneas son consecuencia de la urbanización . La investigación muestra que la tasa de recarga puede ser hasta diez veces mayor [12] en las zonas urbanas en comparación con las regiones rurales . Esto se explica a través de las vastas redes de abastecimiento de agua y alcantarillado que se apoyan en las regiones urbanas en las que es poco probable que las zonas rurales obtengan acceso. La recarga en las zonas rurales está fuertemente sustentada por las precipitaciones [12].y esto es opuesto para las áreas urbanas. Las redes de carreteras y la infraestructura dentro de las ciudades evitan que el agua superficial se filtre al suelo, lo que hace que la mayor parte de la escorrentía superficial ingrese a los desagües pluviales para el suministro de agua local. A medida que el desarrollo urbano continúe extendiéndose por varias regiones, las tasas de recarga de agua subterránea aumentarán en relación con las tasas existentes de la región rural anterior. Una consecuencia de las afluencias repentinas en la recarga de aguas subterráneas incluye inundaciones repentinas . [13] El ecosistema tendrá que adaptarse al elevado excedente de agua subterránea debido a las tasas de recarga de agua subterránea. Además, las redes de carreteras son menos permeablesen comparación con el suelo, lo que resulta en mayores cantidades de escorrentía superficial. Por lo tanto, la urbanización aumenta la tasa de recarga del agua subterránea y reduce la infiltración, [13] resultando en inundaciones repentinas a medida que el ecosistema local se adapta a los cambios en el entorno circundante.

Factores adversos [ editar ]

  • Drenaje
  • Superficies impermeables
  • Compactación del suelo
  • Contaminación de aguas subterráneas

Ver también [ editar ]

  • Almacenamiento y recuperación de acuíferos
  • Zanjas de contorno
  • Recarga enfocada en la depresión
  • Modelo de agua subterránea
  • Remediación de aguas subterráneas
  • Hidrología (agricultura)
  • Infiltración (hidrología)
  • Comercio internacional y agua
  • Agua pico
  • Agua de lluvia en las cosechas
  • Control de la salinidad del suelo mediante drenaje subterráneo
  • Dique subterráneo
  • Control de la mesa de agua

Referencias [ editar ]

  1. ^ Freeze, RA y Cherry, JA (1979). Groundwater, 211 págs. Consultado en: http://hydrogeologistswithoutborders.org/wordpress/1979-english/
  2. ^ "Los árboles urbanos mejoran la infiltración de agua" . Fisher, Madeline . La Sociedad Estadounidense de Agronomía. 17 de noviembre de 2008. Archivado desde el original el 2 de junio de 2013 . Consultado el 31 de octubre de 2012 .
  3. ^ "Las grandes inundaciones recargan los acuíferos" . Universidad de Ciencias de Nueva Gales del Sur. 24 de enero de 2011 . Consultado el 31 de octubre de 2012 .
  4. ^ O'Brien 1988; Invierno de 1988
  5. ^ (Carter y Novitzki 1988; Weller 1981)
  6. ^ Verry y Timmons 1982
  7. ↑ a b c (Weller 1981)
  8. ^ Reilly, Thomas E .; LaBaugh, James W .; Healy, Richard W .; Alley, William M. (14 de junio de 2002). "Flujo y almacenamiento en sistemas de aguas subterráneas". Ciencia . 296 (5575): 1985–1990. Código Bibliográfico : 2002Sci ... 296.1985A . doi : 10.1126 / science.1067123 . ISSN 0036-8075 . PMID 12065826 . S2CID 39943677 .   
  9. ^ Allison, GB; Hughes, MW (1978). "El uso de cloruro y tritio ambientales para estimar la recarga total a un acuífero no confinado". Revista australiana de investigación del suelo . 16 (2): 181-195. doi : 10.1071 / SR9780181 .
  10. ↑ a b c Crosbie, Russell S .; McCallum, James L .; Walker, Glen R .; Chiew, Francis HS (1 de noviembre de 2010). "Modelado de los impactos del cambio climático en la recarga de aguas subterráneas en la cuenca Murray-Darling, Australia". Revista de hidrogeología . 18 (7): 1639–1656. Código Bibliográfico : 2010HydJ ... 18.1639C . doi : 10.1007 / s10040-010-0625-x . ISSN 1435-0157 . S2CID 128872217 .  
  11. ^ a b c Wakode, Hemant Balwant; Baier, Klaus; Jha, Ramakar; Azzam, Rafig (marzo de 2018). "Impacto de la urbanización en la recarga de aguas subterráneas y el equilibrio hídrico urbano para la ciudad de Hyderabad, India" . Investigación internacional sobre conservación de suelos y aguas . Elsevier. 6 (1): 51–62. doi : 10.1016 / j.iswcr.2017.10.003 .
  12. ^ a b "Agotamiento de las aguas subterráneas" . Escuela de Ciencias del Agua de USGS . Encuesta geológica de los Estados Unidos. 2016-12-09.
  13. ^ a b "Efectos del desarrollo urbano sobre las inundaciones" . pubs.usgs.gov . Consultado el 22 de marzo de 2019 .
  • Allison, GB; Vaya, GW; Tyler, SW (1994). "Técnicas de zona vadosa para estimar la recarga de aguas subterráneas en regiones áridas y semiáridas". Revista de la Sociedad de Ciencias del Suelo de América . 58 (1): 6–14. Código bibliográfico : 1994SSASJ..58 .... 6A . doi : 10.2136 / sssaj1994.03615995005800010002x . OSTI  7113326 .
  • Bond, WJ (1998). Métodos físicos del suelo para estimar la recarga . Melbourne: Publicación de CSIRO.

Lectura adicional [ editar ]

  • LaMoreaux, Philip E .; Tanner, Judy T, eds. (2001). Manantiales y agua embotellada del mundo: Historia antigua, origen, ocurrencia, calidad y uso . Berlín, Heidelberg, Nueva York: Springer-Verlag. ISBN 3-540-61841-4. Consultado el 13 de julio de 2010 . Proporciona una buena descripción general de los procesos hidrogeológicos, incluida la recarga de aguas subterráneas.
  • Pierre D. Glynn y L. Niel Plummer (marzo de 2005). "Geoquímica y comprensión de los sistemas de aguas subterráneas". Revista de hidrogeología . 13 (1): 263–287. Código bibliográfico : 2005HydJ ... 13..263G . doi : 10.1007 / s10040-004-0429-y . S2CID  129716764 .