La ley del equilibrio hídrico establece que las entradas a cualquier sistema o área de agua son iguales a sus salidas más el cambio en el almacenamiento durante un intervalo de tiempo. [2] [3] En hidrología , se puede utilizar una ecuación de balance hídrico para describir el flujo de agua que entra y sale de un sistema. Un sistema puede ser uno de varios dominios hidrológicos o hídricos, como una columna de suelo , una cuenca de drenaje , un área de riego o una ciudad.
El balance hídrico también se conoce como balance hídrico . Desarrollar balances hídricos es una actividad fundamental en la ciencia de la hidrología. Según el Servicio Geológico de EE. UU.: [4]
La comprensión de los balances hídricos y los procesos hidrológicos subyacentes proporciona una base para una planificación y gestión eficaz de los recursos hídricos y del medio ambiente. Los cambios observados en los balances hídricos de un área a lo largo del tiempo se pueden utilizar para evaluar los efectos de la variabilidad climática y las actividades humanas en los recursos hídricos. La comparación de los balances hídricos de diferentes áreas permite cuantificar los efectos de factores como la geología, los suelos, la vegetación y el uso de la tierra en el ciclo hidrológico.
Una ecuación general de balance hídrico es: [5]
dónde
Esta ecuación utiliza los principios de conservación de masa en un sistema cerrado, por el cual cualquier agua que ingrese a un sistema (a través de precipitación) debe transferirse a la evaporación, la transpiración o la escorrentía superficial (eventualmente llega al canal y sale en forma de descarga del río). , o almacenado en el suelo. Esta ecuación requiere que el sistema sea cerrado, y cuando no lo es (por ejemplo, cuando la escorrentía superficial contribuye a una cuenca diferente), esto debe tenerse en cuenta.
En hidrología agrícola se analizan extensos balances hídricos .
Se puede utilizar un balance hídrico para ayudar a gestionar el suministro de agua y predecir dónde puede haber escasez de agua. También se utiliza en riego , evaluación de escorrentía (por ejemplo, mediante el modelo RainOff [6] ), control de inundaciones y control de la contaminación . Además, se utiliza en el diseño de sistemas de drenaje subterráneo que pueden ser horizontales (es decir, mediante tuberías, desagües de tejas o zanjas) o verticales ( drenaje mediante pozos ). [7] Para estimar las necesidades de drenaje, el uso de un balance hídrico hidrogeológico y un modelo de aguas subterráneas (por ejemplo, SahysMod [8] ) puede ser fundamental.
El balance hídrico se puede ilustrar mediante un gráfico de balance hídrico que representa los niveles de precipitación y evapotranspiración , a menudo en una escala mensual.
Se habían desarrollado varios modelos de balance hídrico mensual para diversas condiciones y propósitos. Los modelos de balance hídrico mensual se habían estudiado desde la década de 1940. [9]
“Hacer que el agua esté disponible para sus múltiples usos y usuarios requiere herramientas e instituciones para transformarla de un recurso natural a uno que proporcione servicios”. [10] Esto significa que existen dos tipos de sistemas de agua: Sistema de Recursos Hídricos (WRS) y Sistema de Uso del Agua (WUS).
Un WRS, como un río, un acuífero o un lago, debe obedecer al equilibrio hídrico. Por ejemplo, el volumen de agua que entra en un acuífero debe ser igual a la cantidad que sale de él más su cambio en el almacenamiento. Debido a diversos factores, como el cambio climático , el aumento de la población y la mala gestión, el almacenamiento de agua de muchos WRS está disminuyendo, digamos por década. Esto significa que el volumen de agua en un WRS disminuyó después de una década, es decir, el flujo de entrada fue menor que el de salida durante ese intervalo de tiempo. [11]
En general, una WUS es una construcción hídrica de un usuario, como una ciudad, una industria, una zona de riego o una región, y no un área geográfica. El esquema de una WUS muestra las entradas y salidas. Para una WUS, el cambio en el almacenamiento es insignificante (en relación con su flujo de entrada) en un intervalo de tiempo adecuado, por lo tanto, el equilibrio hídrico se convierte en un flujo de entrada igual a un flujo de salida con nueve tipos de rutas de agua (WPT): [12]
Por supuesto, en lugar de un río, podría ser un acuífero que suministre agua a una WUS como fuente principal. Examinemos brevemente un suministro urbano de agua anual como ejemplo simplificado. Tiene ET y PP insignificantes (WUS es una red de tuberías), tiene una cantidad limitada de agua proveniente de aguas subterráneas (OS), tiene flujo de retorno a la fuente principal (RF) después de pasar por una Planta de Tratamiento de Aguas Residuales y el tipo RP tiene varios tipos de agua. Instancias de ruta (WPI), como fugas y agua tomada para regar zonas verdes. Considerando que el cambio anual en el almacenamiento de un área urbana es insignificante, la ecuación del balance hídrico se convierte en
Se pueden utilizar varias medidas de diagnóstico en hidrología para seleccionar y evaluar el desempeño de los modelos de balance hídrico.
