La recarga de aguas subterráneas o drenaje profundo o percolación profunda es un proceso hidrológico en el que el agua se mueve hacia abajo desde las aguas superficiales hasta las 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 de aguas subterráneas"), donde el agua de lluvia y/o el agua recuperada se dirige al subsuelo.
Los métodos más comunes para estimar las tasas de recarga son: balance de masa de cloruro (CMB); métodos de física del suelo; trazadores ambientales e isotópicos; métodos de fluctuación del nivel de las aguas subterráneas; métodos de balance hídrico (WB) (incluidos modelos de aguas subterráneas (GM)); y la estimación del caudal base (BF) a los ríos. [2]
La recarga de aguas subterráneas puede ocurrir a través de mecanismos difusos o focalizados. La recarga difusa ocurre cuando la precipitación se infiltra a través del suelo hasta el nivel freático y, por definición, se distribuye en grandes áreas. La recarga focalizada ocurre cuando el agua se filtra desde fuentes superficiales (ríos, lagos, wadis, humedales) o depresiones de la superficie terrestre, y generalmente se vuelve más dominante con la aridez. [2]
El agua se recarga de forma natural mediante la lluvia y el deshielo y, en menor medida, mediante el agua superficial (ríos y lagos). La recarga puede verse obstaculizada en cierta medida por actividades humanas como la pavimentación, el desarrollo o la tala . Estas actividades pueden resultar en la pérdida de la capa superior del suelo , lo que resulta en una reducción de la infiltración de agua, una mayor escorrentía superficial y una reducción de la recarga. El uso de aguas subterráneas, especialmente para riego , también puede reducir los niveles freáticos. La recarga de aguas subterráneas 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 capas más profundas del suelo o al sistema de agua subterránea. Las raíces de los árboles aumentan la saturación de agua en las aguas subterráneas , reduciendo la escorrentía de agua . [3] Las inundaciones aumentan temporalmente la permeabilidad del lecho del río (secabilidad de la tierra) al mover los suelos arcillosos río abajo, y esto aumenta la recarga del acuífero. [4]
Los humedales ayudan a mantener el nivel del nivel freático y la cabeza hidráulica. [5] [6] Esto proporciona fuerza para la recarga de aguas subterráneas y también su descarga a otras aguas. El grado de recarga de agua subterránea por un humedal depende del suelo , la vegetación , el sitio, la relación perímetro-volumen y el gradiente del nivel freático. [7] [8] La recarga de aguas subterráneas se produce a través de suelos minerales que se encuentran principalmente en aro. [9] El suelo debajo de la mayoría de los humedales es relativamente impermeable. Una alta relación entre perímetro y volumen, como en los pequeños humedales, significa que la superficie a través de la cual el agua puede infiltrarse en el suelo es típica de pequeños humedales como los baches de las praderas , que pueden contribuir significativamente a la recarga de los recursos regionales de aguas subterráneas. [8] Los investigadores han descubierto una recarga de agua subterránea de hasta el 20% del volumen de los humedales por temporada. [8]
Las estrategias de recarga gestionada de acuíferos (MAR) para aumentar la disponibilidad de agua dulce incluyen el canal del lecho del río [10]
La recarga artificial de aguas subterráneas está adquiriendo cada vez más importancia en la India, donde el bombeo excesivo de aguas subterráneas por parte de los agricultores ha provocado el agotamiento de los recursos subterráneos. En 2007, siguiendo las recomendaciones del Instituto Internacional de Gestión del Agua , el gobierno indio asignó 1.800 millones de rupias (equivalente a 54.000 millones de rupias o 680 millones de dólares estadounidenses en 2023) para financiar proyectos de recarga de pozos excavados (un pozo excavado es un pozo ancho y poco profundo). (bueno, a menudo revestidos de hormigón) en 100 distritos de siete estados donde el agua almacenada en acuíferos de roca dura había sido sobreexplotada. Otro problema ambiental es la eliminación de residuos a través del flujo de agua, como escorrentías de granjas lecheras, industriales y urbanas.
La contaminación de las escorrentías de aguas pluviales se acumula en cuencas de retención . La concentración de contaminantes degradables puede acelerar la biodegradación . Sin embargo, cuando y cuando los niveles freáticos son altos, esto afecta el diseño apropiado de estanques de detención , estanques de retención y jardines de lluvia .
Si el agua cae uniformemente sobre un campo de manera que no se exceda la capacidad de campo del suelo, entonces una cantidad insignificante de agua se filtra hacia las aguas subterráneas . Si, por el contrario, el agua se acumula en áreas bajas, el mismo volumen de agua concentrado en un área más pequeña puede exceder la capacidad del campo, lo que resulta en agua que se filtra hacia abajo para recargar el agua subterránea. Cuanto mayor es el área relativa que contribuye a la escorrentía, más enfocada es la infiltración. El proceso recurrente de agua que cae de manera relativamente uniforme sobre un área y fluye selectivamente hacia el agua subterránea debajo de depresiones superficiales es la recarga centrada en la depresión . Los niveles freáticos aumentan bajo tales depresiones.
La recarga de aguas subterráneas centrada en la depresión puede ser muy importante en las regiones áridas . Más lluvias pueden contribuir al suministro de agua subterránea.
La recarga de aguas subterráneas centrada en la depresión también afecta profundamente el transporte de contaminantes al agua subterránea. Esto es motivo de gran preocupación en regiones con formaciones geológicas kársticas porque el agua puede eventualmente disolver túneles hasta llegar a acuíferos o corrientes desconectadas. 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 recursos hídricos vulnerables) pueden conectarse bajo tierra con el tiempo. La cavitación de las superficies superiores hacia los túneles da como resultado baches o cuevas.
Los estanques más profundos ejercen una presión que obliga al agua a penetrar más rápido en el suelo. Un flujo más rápido desaloja los contaminantes que de otro modo quedarían adsorbidos en el suelo y los arrastra. Esto puede llevar la contaminación directamente al nivel freático elevado que se encuentra debajo y al suministro de agua subterránea . Por tanto, la calidad del agua recogida en los estanques de infiltración es motivo de especial preocupación.
Las tasas de recarga de aguas subterráneas son difíciles de cuantificar. [11] [2] Esto se debe a que otros procesos relacionados, como la evaporación , la transpiración (o evapotranspiración ) y los procesos de infiltración , primero deben medirse o estimarse para determinar el equilibrio. No existe ningún método disponible de amplia aplicación que pueda cuantificar directa y exactamente el volumen de agua de lluvia que llega al nivel freático. [2]
Los métodos más comunes para estimar las tasas de recarga son: balance de masa de cloruro (CMB); métodos de física del suelo; trazadores ambientales e isotópicos; métodos de fluctuación del nivel de las aguas subterráneas; métodos de balance hídrico (WB) (incluidos modelos de aguas subterráneas (GM)); y la estimación del caudal base (BF) a los ríos. [2]
Las estimaciones de recarga regionales, continentales y globales comúnmente se derivan de modelos hidrológicos globales . [2]
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 la raíz. Los métodos físicos indirectos se basan en la medición o estimación de parámetros físicos del suelo, que junto con los principios físicos del suelo, pueden usarse para estimar la recarga potencial o real. Después de meses sin lluvia, el nivel de los ríos en climas húmedos es bajo y representa únicamente agua subterránea drenada. Por lo tanto, la recarga se puede calcular a partir de este flujo base si ya se conoce la zona de captación.
Los métodos químicos utilizan la presencia de sustancias solubles en agua relativamente inertes , como un trazador isotópico [12] [13] [14] o cloruro , [15] que se mueven a través del suelo a medida que se produce un drenaje profundo.
La recarga se puede estimar utilizando métodos numéricos , utilizando códigos como Evaluación hidrológica del rendimiento de los vertederos , UNSAT-H, SHAW (forma abreviada del modelo de transferencia simultánea de calor y agua), WEAP y MIKE SHE . El programa 1D HYDRUS1D está disponible online. Los códigos generalmente utilizan datos climáticos y de suelo para llegar a una estimación de recarga y utilizan la ecuación de Richards de alguna forma para modelar el flujo de agua subterránea en la zona vadosa .
Los impactos del cambio climático en las aguas subterráneas pueden ser mayores a través de sus efectos indirectos sobre la demanda de agua de riego a través del aumento de la evapotranspiración . [16] : 5 Se observa una disminución en el almacenamiento de agua subterránea en muchas partes del mundo. Esto se debe a que se utiliza más agua subterránea para actividades de riego en la agricultura, particularmente en las tierras secas . [17] : 1091 Parte de este aumento en el riego puede deberse a problemas de escasez de agua agravados por los efectos del cambio climático en el ciclo del agua . La redistribución directa del agua por actividades humanas, que asciende a ~24.000 km 3 por año, es aproximadamente el doble de la recarga mundial de aguas subterráneas cada año. [17]
El cambio climático provoca cambios en el ciclo del agua que, a su vez, afectan las aguas subterráneas de varias maneras: puede haber una disminución en el almacenamiento de agua subterránea y una reducción en la recarga de agua subterránea y un deterioro de la calidad del agua debido a eventos climáticos extremos. [18] : 558 En los trópicos, las intensas precipitaciones e inundaciones parecen provocar una mayor recarga de las aguas subterráneas. [18] : 582
Sin embargo, todavía se están investigando los impactos exactos del cambio climático en las aguas subterráneas. [18] : 579 Esto se debe a que aún faltan datos científicos derivados del monitoreo de las aguas subterráneas, como cambios en el espacio y el tiempo, datos de extracción y "representaciones numéricas de los procesos de recarga de las aguas subterráneas". [18] : 579
Los efectos del cambio climático podrían tener diferentes impactos en el almacenamiento de agua subterránea: los eventos de lluvia importantes más intensos (pero menos) esperados podrían conducir a una mayor recarga de agua subterránea en muchos entornos. [16] : 104 Pero los períodos de sequía más intensos podrían provocar la desecación y compactación del suelo, lo que reduciría la infiltración al agua subterránea. [19]Otras implicaciones de la recarga de aguas subterráneas son consecuencia de la urbanización . Las investigaciones muestran que la tasa de recarga puede ser hasta diez veces mayor [20] en las zonas urbanas en comparación con las regiones rurales . Esto se explica por las vastas redes de suministro de agua y alcantarillado apoyadas en regiones urbanas en las que es poco probable que las zonas rurales obtengan acceso. La recarga en las zonas rurales depende en gran medida de las precipitaciones [20] y esto ocurre lo contrario en las zonas urbanas. Las redes de carreteras y la infraestructura dentro de las ciudades impiden que el agua superficial se filtre en el suelo, lo que hace que la mayor parte de la escorrentía superficial entre en los desagües pluviales para el suministro local de agua. A medida que el desarrollo urbano continúe extendiéndose por varias regiones, las tasas de recarga de aguas subterráneas aumentarán en relación con las tasas existentes en la región rural anterior. Una consecuencia de los flujos repentinos de recarga de aguas subterráneas son las inundaciones repentinas . [21] El ecosistema tendrá que adaptarse al elevado excedente de agua subterránea debido a las tasas de recarga de las aguas subterráneas. Además, las redes de carreteras son menos permeables en comparación con el suelo, lo que genera mayores cantidades de escorrentía superficial. Por lo tanto, la urbanización aumenta la tasa de recarga de aguas subterráneas y reduce la infiltración, [21] lo que resulta en inundaciones repentinas a medida que el ecosistema local se adapta a los cambios en el entorno circundante.
El texto fue copiado de esta fuente, que está disponible bajo una licencia internacional Creative Commons Attribution 4.0.El texto se copió de esta fuente, que está disponible bajo una licencia internacional Creative Commons Attribution 3.0.El texto se copió de esta fuente, que está disponible bajo una licencia internacional Creative Commons Attribution 3.0.