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12 feb 2016

AGUAS SUBTERRÁNEAS Y ACUÍFEROS

AGUAS SUBTERRÁNEAS Y ACUÍFEROS

Un artículo de Juan Gisbert Gallego (UAL) y Francisco Javier Martínez Rodríguez (Diputación Almería)

En la actualidad nos enfrentamos posiblemente al “momento más crítico de la historia de la humanidad”, según el lingüista, filósofo y activista Noam Chomsky, en referencia al calentamiento global, el cambio climático (y global) y a todas las múltiples repercusiones que trae y traerá en el futuro. En este marco, la escasez de agua se erige como uno de los problemas claves en el escenario cambiante, ya que se estima que en 2050, unos 3900 millones de personas corren el riesgo de vivir bajo un severo estrés hídrico (en la actualidad ya lo padecen 2700 millones de personas durante al menos un mes al año).

Por otro lado, tan solo un 2.5 % del agua que existe en el planeta es dulce, y de ese porcentaje solo es aprovechable aproximadamente un 21% que se encuentra fundamentalmente en el subsuelo próximo. En efecto, me refiero a las aguas subterráneas y al sistema natural donde se encuentran denominado acuífero.

Según un estudio dirigido por investigadores de la Universidad de California Irvine, 13 de los 37 acuíferos más grandes del planeta, estudiados entre 2003 y 2013, se están vaciando debido a la sobreexplotación. Ocho de ellos están en la categoría de estrés, con una escasa recarga natural que mantenga el recurso de forma sostenible. Asimismo el estudio revela que “segmentos significativos de la población de la Tierra están consumiendo agua subterránea de forma rápida y sin saber cuándo podría agotarse”.

Comencemos, por tanto, por conocerlas algo mejor y entender su funcionamiento.

El ciclo hidrológico

El ciclo del agua o ciclo hidrológico es el modelo interpretativo que sintetiza la dinámica del agua en el planeta. Es el proceso de circulación del agua y flujos de energía entre las distintas zonas de la hidrosfera, atmósfera y zonas superficiales de la geosfera. Se produce fundamentalmente un cambio de estado físico, pero también un cambio de composición química de las aguas.

Se trata de un ciclo único y continuo, aunque desde el punto de vista didáctico y estimativo se separe en diferentes componentes: vapor de agua, precipitaciones, evaporación, interceptación, transcolación, escorrentía cortical, almacenamiento superficial, escorrentía superficial, infiltración, escorrentía subterránea, transpiración (evapotranspiración), entre otros.

ciclo hidrológico del agua

Esquema del ciclo hidrológico en estado natural (www.igme.es)

 

Las aguas subterráneas son, por tanto, un componente más del ciclo del agua en la Tierra, que se originan al infiltrarse el agua de precipitación y acumularse en materiales que son capaces de contener agua en su interior y permitir que circule. Este movimiento o flujo continúa hacia las zonas bajas y suele concluir en lagos, ríos o en mares y océanos.

Asimismo, la intervención del hombre en el ciclo puede llegar a ser notable a diferentes escalas: lluvias ácidas, contaminación, sobreexplotación, obras de regulación, deforestación, etc.

 ciclo hidrológico del agua

Esquema del ciclo hidrológico afectado por el hombre (www.igme.es)

No obstante, se pueden distinguir distintas escalas espaciales y temporales en el ciclo del agua. De este modo, el ciclo se puede establecer en una pequeña cuenca hidrográfica, un continente o a escala global. Asimismo, se pueden considerar ciclos rápidos (días o meses) y ciclos lentos (años o milenios). Entre ellos la diferencia la establece fundamentalmente el recorrido del agua por el subsuelo.

tránsito de las aguas por el subsuelo

Esquema de tránsito de las aguas por el subsuelo (www.igme.es)

De este modo podemos considerar que el principal efecto de las aguas subterráneas en el ciclo es el de ralentizarlo, a diferentes escalas de tiempo según la longitud de los recorridos y de los materiales atravesados.

Un ejemplo de ciclo del agua a escala regional en Andalucía, considerando los aprovechamientos de agua por la población y con estimaciones de volúmenes en las diferentes componentes, se muestra a continuación (www.juntadeandalucia.es):

ciclo integral del agua en Andalucía

Esquema del ciclo integral del agua en Andalucía (tomado de Junta de Andalucía e IGME)

Acuíferos y tipos

Consideramos como agua subterránea, por tanto, toda aquella acumulada en el subsuelo. El almacén rocoso donde se localiza, junto con el agua subterránea, se denomina acuífero.

La Hidrogeología se puede definir como “la ciencia de las aguas subterráneas comprendida en las ciencias de la Tierra que persigue el conocimiento de las condiciones geológicas e hidrogeológicas y de las leyes físicas que rigen el origen, la presencia, los movimientos y las propiedades de las aguas subterráneas. Se ocupa también de las aplicaciones de estos conocimientos a las acciones humanas sobre las aguas subterráneas, sobre todo a su prospección, captación y protección” (Castany y Margat, 1977).

Desde el punto de vista del comportamiento hidrogeológico, los materiales geológicos se pueden comportar de cuatro formas diferentes:

  • Acuífero (del latín aqua = agua y fero = llevar). Aquellos terrenos que almacenan y transmiten el agua, en sus poros y/o fisuras, y admiten su explotación por el hombre, por distintos métodos, obteniéndose caudales económicamente rentables. Ejemplos: gravas, arenas, areniscas porosas, calizas karstificadas, y los medios fisurados y fracturados.
  • Acuícludo (del latín claudere = encerrar o cerrar). Formaciones que almacenan pero no transmiten el agua en cantidades que admitan su explotación. Ejemplos: arcillas, arcillas limosas y turbas.
  • Acuitardo (tardare = retardar). Materiales que almacenan y transmiten el agua pero muy lentamente, por lo que las captaciones en ellos no serían rentables. Ejemplos: arcillas y limos arenosos y margas arenosas.
  • Acuífugo (fugere = huir). Materiales que ni almacenan ni transmiten el agua. Ejemplos: mármol o caliza micrítica sin fracturar ni karstificar, granitos y rocas metamórficas sin alteración.

 

A las formaciones acuíferas saturadas, en especial a las de gran extensión, se las suele llamar embalses subterráneos, por analogía con los de superficie. Tras la Directiva Marco de Aguas europea se emplea también la acepción de Masas de Agua Subterránea.

Existen diferentes tipos de acuíferos atendiendo a diversos criterios, los cuales se muestran a continuación:

  • Según el tipo de porosidad:
  • Acuíferos porosos o de porosidad intergranular. Acumulan el agua en los poros interconectados de los materiales.
  • Acuíferos fisurados. Acumulan el agua en las fracturas y fisuras interconectadas de los materiales.
  • Acuíferos kársticos. Acumulan el agua en las fracturas, fisuras y conductos interconectados de materiales susceptibles de disolverse.
  • Según su litología:
  • Acuíferos detríticos. En materiales detríticos (gravas, arenas, limos).
  • Acuíferos carbonatados (kársticos). En materiales carbonatados (calizas y dolomías).
  • Acuíferos en yesos (kársticos).
  • Según la presión del agua:
  • Acuíferos libres, freáticos o no confinados. Existe una superficie libre del agua, en contacto directo con el aire (a presión atmosférica).
  • Acuíferos confinados, cautivos o a presión. El agua se encuentra sometida a una presión superior a la atmosférica, y ocupa todos los huecos de la formación acuífera, saturándola.
  • Acuíferos semiconfinados o semicautivos. Su techo o muro está constituido por un acuitardo que admite un cierto intercambio hídrico en función de las diferencias de presión.
  • Según la complejidad:
  • Multicapa. Superposición de varias formaciones de comportamiento acuífero separadas por otras tantas que se comportan como acuícludos o acuitardos.
  • Multilibre. Cuando la explotación de estos acuíferos multicapa puede dar lugar a la existencia de diversos acuíferos con nivel piezométrico en equilibrio con la presión atmosférica.

Los diferentes tipos de acuíferos no son excluyentes, es decir, unas gravas son un acuífero poroso, detrítico, libre o confinado, e incluido en un multicapas y/o multilibre.

Calizas del acuífero kárstico del Torcal de Antequera (Málaga)

Calizas del acuífero kárstico del Torcal de Antequera (Málaga)

Gravas, arenas y limos del acuífero detrítico de los abanicos aluviales (Sierra de Gádor, Almería)

Gravas, arenas y limos del acuífero detrítico de los abanicos aluviales (Sierra de Gádor, Almería)

Margas amarillentas del valle de Arizona (EEUU), acuitardo-acuícludo.

Margas amarillentas del valle de Arizona (EEUU), acuitardo-acuícludo.

Arenas grisáceas de las terrazas marinas terciarias de península Valdés (Argentina), acuífero detrítico

Arenas grisáceas de las terrazas marinas terciarias de península Valdés (Argentina), acuífero detrítico

 Limos y arcillas versicolores

Limos y arcillas versicolores. Entorno de Purmamarca (Salta, Argentina), acuícludos

Arcillas rojas. Entorno de Purmamarca

Arcillas rojas. Entorno de Purmamarca (Salta, Argentina), acuícludos.

Mogotes en el entorno del río Li (Guanxi, China), acuífero kárstico.

Mogotes en el entorno del río Li (Guanxi, China), acuífero kárstico.

Colada piroclástica al sur de Lanzarote (España), acuícludo-acuífugo.

Colada piroclástica al sur de Lanzarote (España), acuícludo-acuífugo.

Granito orbicular en Atacama (Chile), acuífugo.

Granito orbicular en Atacama (Chile), acuífugo.

Micasquisto grafitoso de Sierra Nevada (Granada, España), acuífugo-acuitardo.

Micasquisto grafitoso de Sierra Nevada (Granada, España), acuífugo-acuitardo.

A continuación se presenta una serie de esquemas comparativos entre los principales tipos de acuíferos según presión y sus relaciones laterales (tomado de apuntes de I. Morell).

ACUÍFERO LIBRE

ACUÍFERO LIBRE Existencia de zona no saturada. Nivel piezométrico real. Superficie libre de agua a presión atmosférica. Recarga directa

ACUÍFERO CONFINADO

ACUÍFERO CONFINADO Ausencia de zona no saturada. Nivel piezométrico virtual Superficie de agua a presión > atmosférica. Recarga indirecta

ACUÍFERO SEMICONFINADO

ACUÍFERO SEMICONFINADO Ausencia de zona no saturada. Nivel piezométrico virtual Superficie de agua a presión > atmosférica. Recarga diferida

 

Como se puede comprobar, los acuíferos confinados pueden tener una zona libre y conectada con la atmósfera por la que se infiltra el agua de precipitación (recarga):

AASS-FEB16-18

AASS-FEB16-19

Relaciones laterales entre acuíferos libres y confinados (www.igme.es).

Referencias bibliográficas.

Castany, G. y Margat, J. (1977). Dictionnaire français d’hydrogéologie. B.R.G.M. Paris. 250 p.

Pulido Bosch, A. (2007). Nociones de Hidrogeología para Ambientólogos. Ed. Universidad de Almería. Almería. 492 p.

Para saber más sobre el ciclo del agua:

http://www.saws.org/Education/Virtual_Classroom/hydrologic.cfm

http://www.egr.msu.edu/hydrology/

http://www.youtube.com/watch?feature=player_embedded&v=DNZ3RxWQm

Autores: JUAN GISBERT  GALLEGO y FRANCISCO JAVIER MARTÍNEZ RODRÍGUEZ 

Si quieres participar en el blog como colaborador en alguna de las secciones, envíanos un mail a info@fdet.es 

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