Diseño de recarga artificial de acuiferos

DESCRIPCIÓN DE FACTORES QUE CONDICIONAN LA RECARGA ARTIFICIAL DE ACUIFEROS.

Antes de plantear una operación de recarga artificial, lo primero que hay que hacer es evaluar su idoneidad en la gestión hidráulica del recurso (aguas superficiales y subterráneas), tanto desde el punto de vista económico y social como de gestión.

En el caso de la recarga en superficie el parámetro que mide la “velocidad” a la que el agua se filtra por el terreno en dirección al acuífero se denomina tasa de infiltración (m/día) definida como la relación entre el caudal que se infiltra (m3/día) y la superficie que se precisa para realizar dicha infiltración (m2). Este parámetro depende directamente de la capacidad del terreno para dejar pasar a su través el agua hacia el acuífero y debe tenerse muy en cuenta en el diseño de las infraestructuras.

Cuando se trabaja con recarga en profundidad el parámetro a considerar es el denominado caudal específico (m2/día) de un pozo o sondeo de recarga definido como el cociente entre el caudal de inyección (m3/día) y el ascenso de nivel de agua en dicho punto (m.). También es un parámetro que permite conocer a que “velocidad” se está realizando la recarga del acuífero, solo que en este caso la capacidad del terreno para dejar pasar a su través el agua ya no es significativa y si lo es el volumen libre de que disponga el acuífero para almacenar el agua de recarga.

Los parámetros definidos anteriormente pueden servir de referencia para medir la eficiencia técnica del proyecto, aunque también indican que la naturaleza de los proyectos de infiltración en superficie y en profundidad es intrínsecamente diferente.

Con independencia del tipo de recarga que se realice, los estudios de base y la ejecución del propio proyecto de recarga artificial requieren tener en cuenta los aspectos siguientes:

1.    Análisis de usos y demandas.

2.    Estudios hidroclimatológicos.

3.    Marco hidrogeológico.

4.    Construcción de una instalación piloto.

5.    Seguimiento y control de la experiencia piloto.

6.    Modelización física del sistema hidrogeológico (simulación y gestión).

7.    Nuevos estudios hidrogeológicos de detalle en el área de actuación.

8.    Diseño y construcción de la instalación de recarga definitiva.

Y a la hora de seleccionar un tipo de recarga artificial u otro los principales factores a considerar son:

1.    Características del agua de recarga

2.    Características del acuífero receptor

3.    Condiciones meteorológicas y ambientales del entorno

4.    Selección del método de recarga.

Características del agua de recarga.

El agua de recarga puede tener diferentes orígenes que van desde aguas de escorrentía superficial hasta aguas de fusión de glaciares, aguas de tormentas, aguas residuales, etc.

En todo caso es imprescindible conocer la evolución temporal del agua de recarga, tanto en lo que se refiere a su composición físico-química como en cuanto al caudal disponible, el momento y el lugar óptimo de captación.

Las características que deben ser controladas a lo largo del tiempo son:

1. Contenido de partículas sólidas en suspensión.
2. Composición físico-química que incluye, entre otros aspectos, el contenido de iones mayoritarios, metales pesados, compuestos orgánicos, compuestos nitrogenados y fosfóricos.
3.  Análisis bacteriológico y virológico
4.  Contenido en gases disueltos
5. Caudal y volumen disponible.

Como habitualmente estas características mencionadas van a variar a lo largo del tiempo, en el proyecto técnico deben preverse dispositivos o procedimientos que permitan homogeneizar el agua y eliminar o reducir hasta límites aceptables el contenido de aquellos elementos que perjudican la seguridad y salubridad del agua.

Las principales fuentes de suministro de agua para recarga de acuíferos son:

1. Aguas superficiales continuas (fusión de nieves, ríos, lagos, etc.)
2. Aguas superficiales excedentes (torrentes, ramblas, arroyos, etc.) tomadas directamente o previamente tratadas y utilizadas a continuación.
3. Aguas residuales de origen doméstico, agrícola o industrial, tras realizar un tratamiento adecuado a su composición
4. Aguas procedentes de otros acuíferos, obtenidas a través de manantiales o bombeos.

Características del acuífero receptor.

En principio, la recarga artificial puede realizarse sobre cualquier tipo de acuífero que tenga condiciones para el almacenamiento de agua y capacidad de transmisión adecuadas. Para una recarga artificial en profundidad es mas relevante la capacidad de almacenamiento mas que la capacidad de transmisión del agua a través del terreno, si bien es cierto que hay que considerar que lugares en la superficie son mas propicios como puntos de recarga (substratos impermeables, almacenamientos superficiales, …) y como puntos de descarga (pozos, manantiales y fuentes) para el éxito del proyecto.

Normalmente, la recarga artificial se realiza sobre acuíferos libres, con nivel piezométrico a profundidad variable, sobre materiales granulares (depósitos aluviales o areniscas) o en materiales consolidados (calizas y dolomías fracturadas y/o karstificadas).

Los datos del acuífero que deben conocerse para la elaboración del proyecto técnico son:

1. Geología, litología y geometría (extensión, naturaleza, espesor, granulometría, compactación, etc.)
2. Composición físico-química y calidad del agua almacenada.
3. Parámetros hidrodinámicos (transmisividad, porosidad, coeficiente de almacenamiento, infiltración, dirección del flujo, etc.)
4.  Sectores de drenaje o descarga, natural y/o artificial.

Condiciones meteorológicas y ambientales del entorno.

La meteorología condiciona la disponibilidad de agua para la recarga. Los factores meteorológicos que deben tenerse en consideración para la recarga artificial de acuíferos son los que afectan al balance hídrico, especialmente lo que se refiere a su distribución temporal: pluviometría, evaporación, evapotranspiración e insolación.

El relieve del entorno condiciona las posibilidades de recarga, el método utilizado y las instalaciones que han de utilizarse.

Los factores ambientales más relevantes que se deben considerar son los que se refieren a:

1.    Topografía y pendiente.

2.    Cobertura vegetal.

3.    Usos de la tierra.

4.    Red hidrográfica superficial natural.

Selección del método de recarga

El análisis de la técnica y método de descarga apropiado, para cada caso, debe ser analizado teniendo en cuenta los factores siguientes:

1. Ámbito de actuación (superficie afectada, características hidrogeológicas, aspectos socioculturales, etc.).
2. Recursos materiales y humanos necesarios para la construcción de las instalaciones asociadas al método de recarga (materiales de construcción, piedras, maquinaria pesada, disponibilidad de mano de obra, vías de comunicación, etc.).
3. Necesidad y tipo de instalaciones auxiliares (decantadores, filtros, balsas de sedimentación, electrificación, sistema de inyección a presión, conductos, etc.).
4. Métodos, equipos de control y seguimiento (caudalímetros, piezómetros, medidores de presión hidráulica, toma de muestras, etc.).
5.  Instalaciones de transporte del agua de recarga (acequias, canales, tuberías, etc.)

Al comparar la conveniencia de un método u otro se debe tener en cuenta las ventajas e inconvenientes de cada uno. En general para evaluar las diferentes alternativas disponibles se deben tener en cuenta los aspectos siguientes:

1.    Las obras de recarga artificial superficial suelen requerir de mayor disponibilidad de espacio superficial que las de recarga profunda.

2.    Las obras de recarga artificial deben emplazarse sobre terrenos permeables que permitan conectar libremente con el acuífero.

3.    Los canales, balsas, cauces y zonas encharcadas para recarga superficial, pueden favorecer la presencia de mosquitos y otros insectos u animales que acudan a beber.

4.    Las instalaciones de recarga deben ser protegidas mediante los medios que sean necesarios.

5.    Las obras de recarga superficial suelen requerir de un acondicionamiento previo del terreno.

6.    Los caudales de recarga superficial suelen ser muy superiores a los obtenidos en pozos o manantiales, pero también lo son las perdidas por evaporación.

7.    Las exigencia en cuanto a la calidad del agua de recarga son mayores cuando el caudal procede de pozos o manantiales, porque las operaciones de limpieza y control son más complejas.

8.    Los problemas de colmatación del substrato permeable plantean más dificultades en la recarga profunda que en la superficial.

Finalmente hay que tener en cuenta que el grado de autodepuración del terreno es mayor en el caso de una recarga artificial en superficie que una recarga artificial en profundidad.