Aguas subterráneas

Tema 2. LAS AGUAS SUBTERRÔNEAS
Partiendo de la definición general de hidrologÃ−a, definida por el Comité Coordinador del Decenio
Hidrológico Internacional, iniciado en 1965 bajo el auspicio de la UNESCO, como “la ciencia que trata de
las aguas terrestres, de sus formas de aparecer, de su circulación y distribución en el globo, de sus
propiedades fÃ−sicas y quÃ−micas y de sus interacciones con el medio fÃ−sico y biológico sin olvidar las
reacciones a la acción del hombre”.
Partiendo de esta definición, matizamos el concepto de hidrologÃ−a subterránea que se define como
aquella parte de la hidrologÃ−a que corresponde al almacenamiento, circulación y distribución de las aguas
en la zona saturada de las formaciones geológicas, teniendo en cuenta sus interacciones con el medio
fÃ−sico y biológico y sus respuestas a la acción del hombre.
En el ciclo hidrológico las precipitaciones alcanzan la superficie del terreno a excepción de las que se
pierden por evaporación, por evapotranspiración y las aguas que son interceptadas por cualquier
infraestructura antrópica. De la parte de esas precipitaciones que llega al suelo, una porción queda retenida
en lagos, lagunas, charcas, pequeños surcos, etc... lo que conocemos como almacenamiento superficial del
agua. Otra parte circula por los cursos fluviales (escorrentÃ−a superficial) y una tercera parte penetra en el
suelo. La mayor parte de esa agua infiltrada no llega hasta la zona saturada o de agua subterránea en sentido
estricto, sino que queda en una porción superior donde retorna a la atmósfera bien por evaporación
directa, bien por evapotranspiración. El agua que si que llega a la zona de agua saturada también puede ser
reintegrada a la atmósfera cuando esta agua subterránea regresa a la superficie a través de fuentes,
manantiales, etc... El volumen de agua que llega a la zona saturada se denomina lluvia eficaz, infiltración
eficaz, recarga natural o recarga profunda.
La humedad del suelo, es decir, la percolación interior del agua en el suelo, permite establecer una estructura
vertical compuesta por diferentes capas que de muro a techo serÃ−an las siguientes. En el muro tendrÃ−amos
la zona de saturación. Una zona que aparece limitada en su parte superior por la llamada superficie
freática o nivel freático. En esta zona de saturación el agua llena todos los huecos existentes entre los
materiales del suelo. La siguiente zona es la zona de aireación o vadosa. En esta zona se pueden distinguir a
su vez dos subzonas: la subzona A (superior), que es la zona sometida a evapotranspiración y situada entre
la superficie del terreno y los extremos radiculares de las plantas. También se conoce como franja capilar.
La subzona B (inferior) es muy similar a la anterior pero al no estar afectada por las raÃ−ces de las plantas
presenta una mayor capacidad de los materiales. Existe una franja inferior a la que podrÃ−amos denominar
subzona C, que se encuentra en contacto con el nivel freático y donde es posible un cierto almacenamiento
permanente de agua.
El acuÃ−fero se define como aquella formación geológica donde el agua queda almacenada o acumulada
permitiendo que el hombre pueda aprovecharla para cubrir sus necesidades. La palabra acuÃ−fero procede del
latÃ−n aqua y fero (llevar), sin embargo pueden ser matizados diferentes tipos de acuÃ−feros atendiendo a
las posibilidades de transación del agua. En este sentido se denomina acuicluido , del latÃ−n aqua y
claudere (encerrar), a la formación geológica que conteniendo agua en su interior incluso hasta la
saturación, no la transmite y por lo tanto no es posible la explotación de estas reservas. Un ejemplo de ello
serÃ−an las bolsas de agua o los acuÃ−feros instalados sobre los cienos o légamos. La palabra acuitardo,
del latÃ−n aqua y tardare (retardar), se refiere a aquellas formaciones geológicas que a pesar de contener
agua, la transmiten muy lentamente. Son formaciones poco aptas para el emplazamiento de captaciones. La
palabra acuifugo, del latÃ−n aqua y fugere (huir), se refiere a aquellas formaciones geológicas que no
contienen agua, caso por ejemplo de macizos granÃ−ticos no alterados o de rocas metamórficas no
meteorizadas no fracturadas.
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No todas las formaciones geológicas tienen la misma capacidad para transmitir y para proporcionar agua en
cantidades apreciables económicamente. Los acuÃ−feros más frecuentes, son aquellos que se instalan
sobre depósitos de materiales no consolidados: cantos gravas, arenas,... cuyo origen puede ser diverso, por
ejemplo, aluvial (terrazas fluviales), materiales de aluvionamiento de los deltas, materiales de aluvionamiento
de los glacis, materiales de aluvionamiento de depósitos glaciares, etc... En todos estos casos, las
formaciones presentan buenas condiciones para la recarga hÃ−drica ya que mantienen en elevado grado de
porosidad. Tienen también una alta permeabilidad y además se hallan a escasa profundidad por lo que
suelen ser acuÃ−feros de fácil explotación y que además suelen dar caudales bastante elevados.
Entre las rocas consolidadas la más importante es la roca caliza cuyo componente fundamental es el
Ca(CO)3. Sin embargo, la roca caliza tiene condiciones acuÃ−feras variables según sea el ambiente
sedimentaria en el que se ha formado y depende también de que haya sido o no afectada por la disolución
del Ca(CO)3 o por problemas de karstificación, y en ese caso la formación de acuÃ−feros puede resultar
muy importante configurando incluso auténticos rÃ−os subterráneos. Sin embargo si la caliza no se
encuentra kastificada suele ser poco permeable al igual que le sucede a las margas (caliza + arcilla). Los
conglomerados poseen una escasa porosidad y permeabilidad salvo que el cemento de unión haya sido
disgregado. En las rocas Ã−gneas y metamórficas (tipo granito, pizarra, esquistos...) las únicas
posibilidades de formar acuÃ−feros se limitan a la capa superficial si ésta es alterada.
Es posible también hacer una segunda clasificación de los acuÃ−feros teniendo en cuenta la presión que
experimenta el agua encerrada en las formaciones (presión hidrostática). Según esa presión los
acuÃ−feros se clasifican en:
-AcuÃ−feros libres o no confinados
En éstos existe una superficie libre del agua encerrada en ellos que está en contacto directo con el aire y
por tanto sometida a presión atmosférica.
-AcuÃ−feros cautivos, confinados o acuÃ−feros a presión
Son aquellos acuÃ−feros que están sometidos a la presión atmosférica y a la presión ejercida por la
columna de tierra y agua subadyacente. Además estos acuÃ−feros tienen una formación de muro y una
formación de techo impermeable. Este tipo de acuÃ−feros no transmiten de forma voluntaria al exterior. La
única descarga que experimentan es la descarga lateral hacia formaciones acuÃ−feras limÃ−trofes. Este tipo
de acuÃ−feros se les conoce también como artesianos. Son acuÃ−feros que si se perfora en ellos dan lugar
a surgencias en las que el agua surge por presión. reciben el nombre de artesianos porque la primera vez que
se exploto este tipo de reservas en Europa lo fue en la región parisina de Artois. Estaba instalado sobre
arenas verdes del cretácico y la mayor cuenca artesiana que se conoce en el mundo recibe el nombre de
cuenca artesiana (Australia). Entre los acuÃ−feros libres y cautivos existe un tercer tipo.
-AcuÃ−feros semiconfinados
El ellos, bien el muro o bien el techo no son absolutamente impermeables, es decir, cabe la posibilidad de
transmitir el agua aunque sea lentamente. SerÃ−an acuÃ−feros que calificarÃ−amos como acuitardos.
El nivel freático lo definimos como el lugar geométrico de todos los puntos de agua que soportan igual
presión. El nivel freático no es un nivel estático sino que varÃ−a con el tiempo de manera diversa de
forma que en condiciones naturales se trata de pequeñas oscilaciones en acuÃ−feros no explotados.
Modificaciones que pueden ser muy importantes en el caso de acuÃ−feros sometidos a bombeos intensos. La
medida de esas oscilaciones del nivel freático se realiza, bien sea en pozos ya existentes, ya sea en
perforaciones hechas a propósito, por las que se introduce un piezómetro a través del cual es posible
tener constancia de la profundidad a la que se encuentra ese nivel freático y además con mediciones
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continuadas averiguar las modificaciones que ha experimentado el nivel freático en ese punto. Sobre un
acuÃ−fero una red de puntos intensos de medición permiten con los datos resultantes construir los mapas
topográficos de los acuÃ−feros o mapas de superficies piezométricas.
Representación de los datos
La base de representación de esos datos obtenidos es una serie de lÃ−neas que unen puntos en los que el
nivel freático se encuentra a idéntica altura, es decir, la base de representación es igual que en superficie
terrestre. Las lÃ−neas se denominan isopiezas o hidroisohipsas. Con estas lÃ−neas hidroisohipsas se
construyen esas superficies piezométricas y las lÃ−neas llevan una referencia numérica que es
exactamente lo mismo que ocurre en los topográficos. En el caso de las hidroisohipsas la referencia
numérica puede ser de diferente naturaleza. Es una referencia que puede estar vinculada bien a la altura del
nivel freático respecto del nivel del mar, bien a la profundidad a la que se encuentra el nivel freático
respecto de la superficie topográfica situada inmediatamente por encima.
Puesto que la representación de una superficie piezométrica no es ni más ni menos que la
representación similar al de la superficie topográfica, la superficie piezométrica no es por tanto un plano
horizontal sino una superficie con desniveles. A partir de este hecho es normal que se generen lÃ−neas de
corriente que serán anormales a las lÃ−neas isopiezas. La equidistancia entre curvas es diferente según la
escala del plano que se vaya a utilizar de manera que en planos de detalle a gran escala (por ejemplo 1:10.000
o 1:25.000), las curvas piezométricas se dibujan con equidistancias de 1 metro e incluso es posible
intercalar curvas de 0'5 metros. A escalas mayores la equidistancia suele ser de 5 a 10 metros entre curvas.
Tipos de superficies piezométricas
Las diferencias entre las superficies piezométricas se realizan por base de diferentes datos como la
separación entre isopiezas, su concavidad o la disposición relativa de las lÃ−neas de corriente. En un
esquema simple se pueden distinguir los siguientes tipos de superficies piezométricas:
Superficie cilÃ−ndrica
Es aquella que está integrada por isopiezas rectas y paralelas.
Superficie radial
Es aquella formada por isopiezas curvas y lÃ−neas de corriente convergentes. Si la convergencia se produce
aguas arriba, a esta superficie se le denomina superficie radial divergente, y además en este caso las
isopiezas son convexas desde aguas abajo. Si la convergencia de las lÃ−neas de corriente se produce aguas
abajo y las lÃ−neas isopiezas son cóncavas desde aguas abajo, la superficie se denomina superficie radial
convergente.
Superficie plana
Es aquella en la que la separación entre isopiezas es constante.
Superficie parabólica
Es aquella en la que la separación entre isopiezas disminuye aguas abajo.
Superficie hiperbólica
Es aquella en la que la separación entre isopiezas se incrementa aguas abajo.
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Superficie elÃ−ptica
Cuando la separación entre isopiezas aumenta tanto hacia arriba como hacia aguas abajo a partir de una o
varias isopiezas dadas.
Las superficies piezométricas reales no son tan simples. Pueden ser superficies mixtas o complejas. Otro
hecho a tener en cuenta es cuando aparecen lÃ−neas isopiezas cerradas. Cuando el valor de las isopiezas
disminuye desde el centro hacia la periferia nos encontramos ante una zona de recarga del acuÃ−fero. Cuando
el valor es inferior en el centro que en la periferia nos encontramos en una zona de descarga del acuÃ−fero.
El movimiento del agua en el interior del acuÃ−fero
Un acuÃ−fero lo podemos representar como una zona topográfica con una circulación. El agua no
permanece estacionada en los acuÃ−feros ya que fluye (excepto en los acuÃ−feros fósiles) hacia puntos de
descarga natural. Ese flujo interno depende de dos factores básicos:
-La permeabilidad de los materiales que componen el acuÃ−fero.
-La pendiente, también llamada gradiente hidráulico que posea la superficie piezométrica.
La permeabilidad de las rocas se mide con el coeficiente de permeabilidad. El más usado es el coeficiente de
permeabilidad de Darcy y se mide en cm/s o m/s. Los valores de permeabilidad de las rocas varÃ−an según
ese coeficiente entre 102 para el caso de las formaciones más permeables y 10-9 para el caso de las arcillas
muy final y homogéneas. La distinción entre formaciones permeables e impermeables se ha fijado en 10-7
cm/s. En un esquema simple obtendrÃ−amos el siguiente cuadro de permeabilidad:
Coeficiente
102 - 10
10 - 10-3
10-3 - 10-7
10-7 - 10-9
Arenas muy finas
Arcillas
Gravas y
Arenas puras, arenas
y mezcla de
Tipo de roca
homogéneas
Gravillas
y gravas
arenas y arcillas
Permeabilidad
Muy buena
Buena
Mala
Impermeable
El segundo elemento es el gradiente hidráulico que es averiguar la pendiente de la superficie
piezométrica. Se calcula sobre un perfil trazado en un plano vertical que pasa por una lÃ−nea de corriente.
Lo que nos va a permitir es ver que capacidad de pérdida de carga tiene un flujo por unidad de longitud y
para ello existe una fórmula:
El gradiente hidráulico se expresa en m/km y viene a significar el descenso en altura que experimentarÃ−a
una gota de agua por cada kilómetro recorrido y a lo largo de un año.
El aprovechamiento del agua subterránea por parte del hombre
El agua subterránea más profunda puede permanecer oculta miles o millones de años. No obstante, buena
parte de los acuÃ−feros se encuentra a profundidades relativamente escasas, desempeñando por ello un
papel discreto pero continuo en el ciclo hidrológico y pudiendo por ello ser aprovechadas por el hombre. A
nivel global el agua subterránea representa casi un tercio del total de las reservas de agua dulce del planeta,
concretamente un 30'15%, una cantidad que es muy superior al 0'29% que suponen las reservas de agua dulce
de lagos y pantanos incluidos en ellos las reservas artificiales (embalses) y muy superior al 0'006% que
representan las aguas afluyentes por los rÃ−os. Las reservas de agua subterránea resultan de enorme
importancia para la sociedad ya que suponen, a excepción de los Islandsis (hielos), las mayores reservas de
agua dulce del planeta. Resultan cruciales sobre todo para aquellos ámbitos o áreas donde los recursos
hÃ−dricos superficiales resultan muy escasos, es decir, para las regiones áridas y semiáridas. AsÃ−, por
ejemplo, el 96'6% de las tierras irrigadas en la penÃ−nsula arábiga lo son con aguas subterráneas frente al
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2'4% que se benefician de las aguas superficiales. Igualmente en la franja Norte de Ôfrica, a excepción de
Egipto, el 56'2% de las tierras se riegan con recursos subterráneos. Hay que destacar en este aspecto un
paÃ−s, Israel, con una floreciente agricultura de regadÃ−o muy competitiva en los mercados internacionales,
basa gran parte de su éxito en un exhaustivo y planificado aprovechamiento de sus recursos, tanto
superficiales como subterráneos. Todo ello controlado por un organismo, el Mekorot, que es la autoridad
nacional para los temas relativos al abastecimiento de aguas.
El considerable incremento de la población o de la expansión de las superficies de regadÃ−o, o ambas
cosas a la vez, en muchos puntos del planeta ha dado lugar en las últimas décadas a un incremento de las
demandas de agua muy considerable y en gran medida ese aumento de las necesidades en recursos hÃ−dricos,
ha sido paliado mediante la explotación de las reservas subterráneas. Una explotación que en muchos
ámbitos, sobre todo en las enclaves de la franja más seca del planeta, adquiere ya tintes de
sobreexplotación, es decir, cuando de una reserva acuÃ−fera se extrae un volumen de agua superior al
volumen de recarga. A partir de ese punto el acuÃ−fero se encuentra sobreexplotado y habitualmente sus
aguas son afectadas por procesos de salinización. Este proceso de salinización afecta tanto a los acuÃ−feros
próximos al litoral como a los ubicados tierra adentro. Una salinización que compromete seriamente la
pervivencia o continuidad de los sectores económicos dependientes directamente de este tipo de recursos,
básicamente la agricultura, sin olvidar que el sobreexplotamiento de los acuÃ−feros tiene repercusiones
medioambientales.
Entendemos por salinización de un acuÃ−fero como una calidad de esa agua con una componente
quÃ−mica que no la hace apta para el uso que el hombre hace para este tipo de recursos. La salinización
puede afectar a los cultivos no resistentes a este tipo de agua, puede provocar una salinización del suelo, y
puede no ser potable para el consumo humano. Por agua salada se entiende aquella que tiene un contenido en
cloruros igual o muy próximo al agua de mar. También es verdad que ese contenido varÃ−a según la
superficie marina de que se trate. En el caso del Mediterráneo el contenido en cloruro gira en torno a 36
gramos de sales por litro.
Los acuÃ−feros situados en la lÃ−nea de costa se encuentran afectados por lo que se denomina como
intrusión marina. Agua salada y agua dulce son dos lÃ−quidos de composición quÃ−mica diferente que
no siendo imdiscibles, caso por ejemplo del agua y del petróleo, tampoco existe entre ambas una disolución
completa. De manera que mientras en os lÃ−quidos imdiscibles la lÃ−nea de separación entre ambas
(interfase) es muy nÃ−tida. En el caso del agua salada y el agua dulce no existe, sino que ese contacto entre
agua salada y agua dulce se produce la zona de transición o difusión (zona muy amplia). Es una zona que
adquiere las propiedades quÃ−micas e hidráulicas de cada uno de los lÃ−quidos originales. En las zonas del
litoral se produce una penetración del agua marina a través de los sedimentos permeables de la costa. Esa
penetración del agua del mar se produce en forma de cuña (cuña salina) que se puede definir como una
masa de agua salado de gran longitud con sección en forma de cuña apoyada en la base del acuÃ−fero y
donde se produce la zona de transición o zona de mezcla. Esta circunstancia se da habitualmente en el litoral,
sin embargo cuando el acuÃ−fero está próximo a la costa, está sometido a un proceso de
aprovechamiento por parte del hombre y sobre todo cuando se producen bombeos excesivos, lo que tiene
lugar es una protuberancia vertical en la cuña de agua salada. A esas protuberancias se las denomina conos o
crestas y por lo tanto el pozo puede extraer directamente el agua salina de la zona de transición, es decir,
estarÃ−amos ante un acuÃ−fero salinizado porque la porción activa del acuÃ−fero se ve afectada por la
zona de mezcla y, en el peor de los casos, por la propia agua salada.
Los acuÃ−feros del interior se salinizan por motivos diversos pero básicamente porque el descenso de los
niveles piezométricos provoca una concentración de las sales arrastradas por los flujos superficiales y
subterráneos o porque la sobreexplotación afecte depósitos subterráneos salinos (halita, Keuper). Los
ejemplos a señalar en cuanto a la sobreexplotación son muy numerosos y afectan por igual a paÃ−ses en
desarrollo o a paÃ−ses desarrollados, pero esa sobreexplotación afecta de manera mucho más negativa a
aquellas áreas del planeta donde el incremento de población posee tasas por encima de la media mundial y
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ámbitos donde la agricultura de regadÃ−o se ha incrementado notoriamente. Como por ejemplo Libia, un
paÃ−s en vÃ−as de desarrollo que empezó a explotar el agua en 1970 con un ambicioso proyecto de
regadÃ−o fundamentado en el Gran Canal artificial que se inició en 1984 y cuyo primer tramo inaugurado en
1992, con 2000 km de longitud, encargado de canalizar las aguas subterráneas hasta las zonas de regadÃ−o,
que ha comprometido las reservas subterráneas de este paÃ−s. En Arabia SaudÃ−, también el importante
crecimiento de la población ha dejado exhaustas sus reservas acuÃ−feras de manera que el gobierno se ha
visto obligado a invertir desorbitadas cantidades ($) para la construcción de plantas desaladoras para
suministrar agua potable a la población.
La importancia de los acuÃ−feros para el hombre cabe centrarla en cinco puntos básicos:
• Representa cerca del 97% de los recursos de agua dulce del planeta, excluidas las acumulaciones de hielo
polar.
• Proporcionan un suministro de agua a una población urbana de cómo mÃ−nimo 1500 millones de
personas.
• Su uso es generalizado para abastecimiento en el mundo rural.
• Este tipo de aguas subterráneas proporciona riego tanto a pequeños como a grandes perÃ−metros
irrigados.
• Se trata de fuentes de suministro hÃ−drico que en buena medida constituyen una reserva estratégica de
agua en caso de eventos catastróficos.
El sistema de aprovechamiento de los recursos subterráneos más antiguos fueron las
surgencias por fuentes, sin embargo conforme las necesidades hÃ−dricas se fueron incrementando el hombre
comenzó a intervenir en el medio para aprovechar esas reservas acuÃ−feras. Las primeras explotaciones se
dieron en medios áridos con recursos muy escasos. El primer sistema de explotación fueron las llamadas
galerÃ−as de infiltración, denominadas khanats (denominación árabe). Estas consisten en una galerÃ−a
subterránea provista de una ligerÃ−sima pendiente que llega hasta el embolsamiento de agua y que está
provista de una serie de pozos verticales que tienen la doble misión de proporcionar aireación a la galerÃ−a
y además permitir la extracción del material que resulta de la propia excavación de la galerÃ−a.
Un sistema muy similar al anterior pero sin pozos de aireación y que afecta a depósitos más superficiales,
es la infraestructura conocida como Foggara. Con este tipo de infraestructura fue posible la creación de
perÃ−metros irrigados (cientos de miles de hectáreas). El khanat también ha servido para abastecer a
ciudades muy importantes, como por ejemplo Madrid. El hecho que permitió llegar hasta capas acuÃ−feras
más profundas fue el descubrimiento de las bombas. Al principio se trataba de bombas mecánicas con un
sistema de vacÃ−o, palancas, etc... se extraÃ−a agua de profundidades no muy grandes. Por ejemplo, en
China las máquinas de percusión se utilizaban desde muy antiguo y podÃ−an llegar a los 1000 metros. La
percusión la realizaba el hombre.
A partir de la invención de la máquina de vapor el desarrollo de las motobombas se hizo muy importante y
el mayor detonante para la extracción de aguas subterráneas estuvo en las prospecciones de petróleo que
comenzaron a fines del siglo XIX y a través de las cuales se genera una tecnologÃ−a que luego es aplicable
al campo de la hidrogeologÃ−a permitiendo llegar a profundidades superiores a 300 metros.
Las aguas subterráneas en España
Desempeñan un importante papel en el suministro de recursos hÃ−dricos al satisfacer una porción
destacada de las demandas consuntivas (de consumo) de agua, buena parte de esa agua es proporcionada por
aguas subterráneas y aunque en el cómputo total de los recursos hÃ−dricos disponibles la participación de
las aguas subterráneas queda muy por debajo de los recursos superficiales, para determinadas regiones del
paÃ−s, esta agua subterráneas poseen una gran importancia resultando vitales. El conocimiento de los
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acuÃ−feros españoles y de su evolución en el tiempo se realiza con las mediciones proporcionadas por las
redes piezométricas. Los primeros datos de piezometrÃ−a en nuestro paÃ−s, datos que aportaron un
conocimiento sobre los niveles de agua y los caudales de manantiales, se remontaron al año 1836 y se
corresponden con el acuÃ−fero aluvial del rÃ−o Besós donde se perforaron los primeros pozos para el
abastecimiento de agua a Barcelona. Sin embargo no será hasta la década de los años 60 de este siglo
cuando empiezan a plantearse programas de investigación de mayor entidad. Desde entonces, el nivel de
conocimientos en materia de aguas subterráneas ha mejorado muchÃ−simo pero todavÃ−a es mucho lo que
queda por hacer y en este sentido pensemos por ejemplo que aun quedan por determinar las unidades
acuÃ−feras de Canarias y Galicia y que del resto de acuÃ−feros se tiene un conocimiento relativo. En estos
momentos las redes de medida de aguas subterráneas se gestionan por el Instituto Tecnológico Geominero
de España (ITGE) aunque ello no excluye la existencia de redes especÃ−ficas en manos de entidades
públicas o privadas, como serÃ−a el caso de la red de control de la Diputación Provincial de Alicante, que
cuenta con 130 puntos de piezometrÃ−a, 200 puntos de calidad e intrusión y 20 puntos de medida de
manantiales.
Con todo, la red más extensa y la más densa es la que gestiona el ITGE desde los años 60. Esta red cubre
135.000 km2, es decir, alrededor del 80% de la superficie permeable del territorio (163.000 km2). Esta red
cuenta con más de 3000 puntos de observación en los que se realizan por lo menos dos mediciones al año
aunque lo habitual son los controles trimestrales y, según que casos, mensuales. La densidad media de
puntos de medición para el conjunto de las superficies permeables de las diferentes cuencas
hidrogeográficas es de un punto de medición por cada 55 km2 de terreno permeable, pero las diferencias
son importantes entre cuencas, oscilando entre una relación 1-7 en la cuenca Sur y la relación 1-208 para la
cuenca del Tajo. En el Segura es 1-41 y para el Jucar es 1-77. Estas proporciones no sitúan a España en el
contexto europeo en un buen lugar ya que nuestros datos son similares a los de Portugal que tiene una
relación 1-51 pero queda muy por debajo de Alemania (1-3), Austria (1-8), Holanda (1-9)... Estos datos
queda por encima de Dinamarca (1-216) que es el paÃ−s dentro de la UE donde se da el mayor porcentaje de
uso de los recursos subterráneos respecto al total.
La riqueza de aguas subterráneas en España viene condicionada por múltiples factores, pero sin lugar a
dudas litologÃ−a y precipitaciones resultan dos elementos claves. Paradójicamente en nuestro paÃ−s allÃ−
donde las condiciones litológicas ofrecen las condiciones más óptimas para la infiltración de las aguas de
lluvia, es donde las precipitaciones resultan menos abundantes y, según que sectores, muy escasas.
LitologÃ−a
La evolución geológica del solar peninsular ha tenido como resultado la compartimentación del mismo, la
España silÃ−cea (Oeste), y la España calcárea (Este), incluyendo el archipiélago balear. A ello
habrÃ−a que añadir el conjunto de materiales volcánicos en Canarias y algún enclave reducido en el
ámbito peninsular y finalmente los materiales detrÃ−ticos que tapizan los fondos de los grandes vales
fluviales. A partir de este conocimiento general, aparece ligada a las condiciones litológicas del terreno y en
definitiva al mayor o menor grado de infiltración de las aguas en el terreno, las diferencias resultan muy
significativas entre unos y otros materiales, contrastando los valores de infiltración máximos de las rocas
metamórficas 20mm, de los Gneis con 55mm y de las pizarras con 40mm, materiales propios de la España
silÃ−cea, y los 1000mm máximo de las rocas calcáreas propias de la mitad este de la penÃ−nsula. Entre
ambos materiales están los arenosos y detrÃ−ticos de origen fluvial con máximo de infiltración de
400mm y las rocas volcánicas con 275mm.
A tenor, es de fácil comprensión que la mayor parte de las unidades acuÃ−feras se sitúen en la mitad
oriental de la penÃ−nsula y en los fondos de los grandes valles fluviales. En el Libro Blanco del Agua en
España (1998, Ministerio de Medio Ambiente), se determina la formación de 411 unidades
hidrogeológicas donde se comprueba el dominio casi total de acuÃ−feros en la mitad este de la penÃ−nsula
sin que ello signifique la presencia de acuÃ−feros en el resto del territorio no cubierto por unidades
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hidrogeológicas. Las que existen son o de muy baja permeabilidad o sus recursos están insuficientemente
evaluados. Esas 411 unidades ocupan una superficie permeable de 1635 km2, es decir, el 32'2% de la
superficie total de España.
Precipitaciones
La principal fuente es el agua de lluvia. No es la única ya que además de lluvia están las descargas
laterales de acuÃ−feros, por eso interesa conocer brevemente el reparto espacial de las precipitaciones del
paÃ−s. Para el conjunto español la precipitación media es de 684mm pero hay contrastes acusados entre la
franja Norte y los macizos montañosos enclaves donde la lluvia supera los 1600mm o incluso los 2000mm,
o una zona sudeste que no suben de los 300mm, y en muchos lugares de 200mm (cabo de Gata: 1258mm).
Entre ambas zonas queda el territorio con media anual de 300 a 600mm. Resulta interesante destacar que los
climas atañen no sólo a la cuantÃ−a sino también a la regularidad interanual, donde los coeficientes
resultan más variados en las zonas más secas, sudeste y Canarias lo que es una clara muestra de la elevada
aleatoriedad en estas zonas y que ello significa, de cara a la planificación de los recursos hÃ−dricos, y en el
caso de ahora la variabilidad en la recarga de agua de los acuÃ−feros en estas zonas, no toda el agua
precipitada es agua compatible como recurso hÃ−drico. Se ve mermada por el efecto de la evaporación con
tasas elevadas en algunos sectores. La diferencia entre la precipitación y la evaporación es la escorrentÃ−a
total, captación total de agua, el valor medio de la escorrentÃ−a total para España son 220 l/m3 y esto da
un volumen anual medio de 111.000 km3. Las diferencias son significativas con menos de 50 l/m3 en el
sudeste, la Mancha, Meseta Duero, Valle del Ebro, Canarias y otras regiones que esa escorrentÃ−a total
supera los 800mm (l/m2), Norte y algunas montañas. Esta escorrentÃ−a total da los recursos hÃ−dricos
naturales. De esa escorrentÃ−a, o circulará o se almacenará superficialmente y en los acuÃ−feros.
Para analizar detalladamente el reparto de los recursos hÃ−dricos subterráneos, es decir, esa fracción de la
escorrentÃ−a total que recarga nuestros acuÃ−feros, vamos a acudir al cuadro Nº 1 (fotocopia), en el que se
ha utilizado la actual estructura territorial de ámbitos de planificación establecida en el Plan de
HidrologÃ−a Nacional. Esa estructura es la que se ve en el mapa Nº4 (fotocopia). El territorio aparece
compartimentado en unas regiones hidrológicas. Se trata de unidades de planificación hidrológica que
comparten su territorio dos o más comunidades autónomas. Los ámbitos de planificación nos dan una
aportación total de 110.116 Hm3/año en la penÃ−nsula. Las recargas de los acuÃ−feros son también
muy diferentes entre unas cuencas y otras. Los valores se invierten cuando ponemos en relación la
aportación total con la recarga.
Para el conjunto de la penÃ−nsula la recarga natural de las aguas subterráneas supone el 26% de las
aportaciones totales. Esto quiere decir que para el conjunto de España el agua que recarga los acuÃ−feros es
de un 26%. Existen variaciones territoriales con porcentajes que oscilan entre más del 70% para Segura y
Jucar y 6% para Guadiana II. Ello refleja que las aguas subterráneas en España no son global y
cuantitativamente el principal recurso hÃ−drico de nuestro paÃ−s pero si son un recurso muy significativo y
en algunos territorios sin duda el más importante. Además del volumen de recarga natural (es de 29.908
Hm3/año) nuestros acuÃ−feros cuentan también con la llamada fracción reserva, es decir, lo
almacenado en los acuÃ−feros al margen de esa recarga natural. Esta fracción reserva asciende, según los
datos del ITGE en 1993, a 125.000 Hm3. De ellos, 120.000 en la penÃ−nsula, 2.500 en Canarias y 2.500 en
Baleares. Para 1993, el MOPTMA daba una cifra de fracción reserva en su Inventario de Aguas
Subterráneas en España de 180.000 Hm3, sin incluir los archipiélagos ni la cuenca del Segura.
Explotación de las aguas subterráneas
En España las aguas subterráneas satisfacen un porcentaje importante de las demandas consuntivas de
agua, explotándose del orden de 5.500 Hm3/año, una cantidad que es el 18'5% de lo que en promedio se
recargan nuestros acuÃ−feros. Sin embargo esa explotación es muy diferente entre unos ámbitos y otros
(cuadro 2), la relación bombeo y recarga, ya que en algunos casos se bombea más que se recarga y se
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sobreexplotan. En el cuadro II se aprecia como los mayores volúmenes extraÃ−dos se corresponden con los
ámbitos de planificación donde las aportaciones anuales totales y las recargas resultan menos abundantes.
Las zonas más seca de España son Guadiana II, Sur, Segura, cuencas internas de Cataluña, Baleares y
Canarias, y estos datos son más significativos si se relacionan los bombeos con la recarga natural, y asÃ− se
comprueba que en los ámbitos Guadiana I y II las extracciones de aguas subterráneas son superiores a la
recarga natural y eso indica que se consume no sólo lo que anualmente entra en los acuÃ−feros sino
también parte del stock almacenado (reserva).
En el ámbito del Segura la relación bombeo recarga supera el 80% y en otras cuencas como Sur, Jucar,
cuencas internas de Cataluña y las islas, las extracciones varÃ−an del 45% al 80%; en Duero, Ebro y
Guadalquivir el bombeo es reducido relativamente y queda por debajo del 25% de la recarga natural. Hay que
señalar también que la cuenca del Jucar concentra el 26% de los bombeos de España.
Todo esto son datos de conjunto que pueden enmascarar situaciones locales diversas que es posible la
existencia de problemas de sobreexplotación puntuales en ámbitos que en general no padecen esta
situación. La explotación de los recursos hÃ−dricos es dinámica y puede variar de una año a otro y
puede ser por múltiples factores: climáticos (sequÃ−a, lluvias), trasvases (más aguas o menos), plantas
desaladoras, reutilización... Esta diversidad se muestra con los estudios continuados que muestran
diferencias: Jucar 23% en 1993 y 26% en 1998, Segura -12% en 1993 y -9% en 1998. En España el
volumen de extracción es de 5.532 Hm3/año siendo inferior al volumen de recarga de 29.908 Hm3/año.
En nuestro paÃ−s hay un número importante de unidades hidrogeológicas, más del 20% del total de
unidades en que la extracción supera la recarga o está próxima. Esto da problemas con una localización
concreta: litoral mediterráneo, andaluz y atlántico y en los archipiélagos y se concentran fuertemente en
Murcia, AlmerÃ−a, Alicante y la llanura Manchega (Ciudad Real y Albacete). La sobreexplotación no es un
fenómeno reciente. Es antiguo en los archipiélagos y en la penÃ−nsula empezó a manifestarse en los
años 50 y se agravó en los 70. El concepto de sobreexplotación se asocia simplemente a una
disminución de las reservas y en otras ocasiones a una explotación excesiva con negativas consecuencias
para los usuarios de ese acuÃ−fero y para terceros. Las consecuencias de la sobreexplotación de ese
acuÃ−fero son varias, debido al descenso continuado de los niveles piezométricos que pueden llegar a una
reducción del caudal extraÃ−do en los pozos. Otra es la calidad del agua en que se deteriora al entrar en
contacto con niveles de peor calidad por intrusión salina. Consecuencias económicas por incremento de los
costes de energÃ−a necesaria para los bombeos a mayor profundidad y muchas veces reperforación de
pozos. Consecuencias medioambientales, rÃ−os, humedales, manantiales, por descenso de los niveles en los
acuÃ−feros vinculados a dichos espacios. Consecuencias de tipo morfológico y geotectónico al producirse
fenómenos de subsidencia y hundimiento debido al descenso de los niveles, se vacÃ−an y no se recargan
debidamente y da el hundimiento repentino.
En la legislación española el concepto de sobreexplotación que viene definido en el articulo 17.2 del Real
Decreto del Plan Hidrológico, contempla tres situaciones por los que un acuÃ−fero puede ser considerado
como sobreexplotado. En primer lugar por extracciones muy próximas o superiores a los recursos renovables
que pongan en peligro inmediato la continuidad de las explotaciones vinculadas a ese acuÃ−fero. En segundo
lugar por una pérdida o deterioro de la calidad del agua y en tercer lugar por una evolución del acuÃ−fero
que debido a extracciones masivas ponga en peligro a largo plazo los aprovechamientos de las aguas.
Por estas tres razones un acuÃ−fero se considera sobreexplotado. Hasta la fecha en España se han declarado
15 unidades hidrológicas provisionalmente sobreexplotadas. Y de esas 15 unidades, dos lo han sido de forma
definitiva. Ese conjunto de 15 unidades se sitúa en as cuencas de Guadiana-Guadalquivir, Segura-Jucar,
Guadiana, Guadalquivir, Sur y Segura. A estas 15 habrÃ−a que añadir para el conjunto español otras 77
unidades con problemas de salinización o de sobreexplotación. En la mayor parte de los casos los
volúmenes extraÃ−dos de estas unidades se aplican al regadÃ−o y en menor medida al abastecimiento a
poblaciones (el abastecimiento es en Canarias, Mallorca, Albacete y AlmerÃ−a). Los sectores
sobreexplotados coinciden con climas áridos con variación de las precipitaciones y a menudo se extraen
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recursos y esta agua subterránea es el único recurso en periodos de sequÃ−a.
Una de las soluciones es la recarga superficial de aguas. Ello es un conjunto de técnicas que permiten la
entrada superficial a un acuÃ−fero y tiene varios fines. Algunos son almacenar aguas de escorrentÃ−a
superficial o sobrantes y recientemente se emplea con el objeto de mejorar la gestión de los acuÃ−feros y
reducir el descenso de los niveles piezométricos o para aliviar o disminuir problemas de intrusiones
marinas al desplazar las cuñas salinas hacia el mar. Es una técnica de compleja ejecución y debe ser
aplicada en aquellas zonas con escasa regulación de los recursos hÃ−dricos pero fuerte demanda de agua, a
zonas con una agricultura bien desarrollada y de alto rendimiento, a zonas donde el coste del agua es elevado,
a zonas donde por condiciones topográficas no es posible las infraestructuras clásicas de regulación
(pantanos, por ejemplo).
El paÃ−s con más recarga artificial y más avanzado es Estados Unidos. Sólo en el estado de California se
aporta mediante esta técnica en volumen de 1.400 Hm3 al año. En la Unión Europea, Alemania y
Holanda son los paÃ−ses con más experiencia en este campo ya que el fin es el abastecimiento urbano. En
España las primeras instalaciones de recarga se ubicaron en los acuÃ−feros aluviales de los rÃ−os Besós y
Llobregat en Barcelona. De menor entidad son las experiencias de los acuÃ−feros del Llano de Palma en
Mallorca, la del Boquerón en el Segura o la experiencia de la regeneración del acuÃ−fero de Xixona.
Luego hay que tener clara que la recarga de los acuÃ−feros no va a solucionar ningún problema pero si
ayudar en cuestiones puntuales.
Utilización de las aguas subterráneas. Usos consuntivos del agua subterránea en España.
Al igual que para los recursos superficiales del agua, para las aguas subterráneas existen tres tipos de usos: el
uso agrÃ−cola, el abastecimiento a poblaciones y el uso industrial. Según los últimos datos la agricultura
sigue siendo la principal actividad consumidora del agua subterránea con un 70% del total de volúmenes
extraÃ−dos. Le sigue el abastecimiento a poblaciones con un 20% y el uso industrial con un 5%. El 5%
restante se destina a otros usos.
Por lo que se refiere al uso agrÃ−cola, la cuenca del Jucar sobresale entre todas las demás en el consumo de
aguas subterráneas, seguida de la cuenca del Segura, Guadiana y cuencas internas de Cataluña que
sobrepasan todas ellas el humbral de 500 Hm3/año. Por bajo de ese humbral, pero todavÃ−a con valores
importantes de consumo, están las cuencas de Sur, Duero y Guadalquivir. Una vez más, se pone de
manifiesto que es en las zonas menos húmedas donde se producen los mayores consumos de agua
subterránea con destino al riego.
Estos valores, aun siendo significativos , no traslucen una visión real de la situación y de la verdadera
trascendencia de este recurso subterráneo para determinadas regiones. Esa realidad la contemplamos en el
gráfico 4. A pesar de que en cuencas como el Jucar o el Segura los volúmenes de agua subterránea
aportados a la agricultura son muy importantes, por el contrario sostienen sólo a un tercio de la superficie
total del regadÃ−o. En otras cuencas con volúmenes inferiores, de los recursos subterráneos depende el
100% de la agricultura irrigada, caso de Baleares y Canarias. Llama la atención el dato de 59'5% en Norte y
Galicia costa, un área en el que el agua superficial abunda mucho, ya que se carece de infraestructuras
hidráulicas como para explotar el agua en superficie, lo que determina ese uso de origen subterráneo del
agua.
En cuanto al abastecimiento a poblaciones (Gráfico 3), las aguas subterráneas en nuestro paÃ−s atienden al
22% de los núcleos de más de 20.000 habitantes y a un porcentaje bastante superior de núcleos de
población inferior. Sobresale en ese sentido Canarias donde casi un 70% de la población sólo dispone de
este recurso, pero valores importantes tiene también Baleares, Jucar, Sur y Guadiana, que rondan el 40% de
la población abastecida. La trascendencia de estas aguas subterráneas es muy importante para algunas
ciudades, por ejemplo Castellón se abastece al 100% con aguas subterráneas.
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Contaminación de nuestros recursos subterráneos. La calidad del agua.
Sin lugar a dudas es la agricultura la principal actividad contaminadora de nuestras aguas subterráneas, sobre
todo en aquellos ámbitos con una agricultura muy intensificada que hace uso de grandes cantidades de
productos quÃ−micos. Además la contaminación de origen agrÃ−cola es la de más difÃ−cil eliminación
dado su carácter difuso, es decir, una gran extensión del acuÃ−fero se ve afectada por una carga
contaminante de procedencia no puntual. Los elementos causantes de mayor contaminación son para el caso
de las aguas subterráneas las prácticas incorrectas de fertilización y riego. Para calibrar la importancia de
este sector, es España la superficie de riego ha pasado de 1 a 3 millones de regadÃ−o en los últimos 50
años. Otro dato que justifica la importancia de la contaminación es que si en 1960 el consumo de
fertilizantes nitrogenados fue de 243.000 toneladas, el consumo de fertilizantes nitrogenados en 1988
ascendÃ−a casi a 1.000.000 de toneladas y además con un incremento de la dosis que ha pasado de 11 kg.
por hectárea de fertilizantes nitrogenados en 1960 a 56 kg. por hectárea.
Los mayores Ã−ndices de contaminación hÃ−drica subterránea se desarrollan en aquellos espacios con una
agricultura muy intensificada, por ejemplo la zona de Maresme-Llobregat, zonas costeras de la Comunidad
Valenciana, Mallorca, la llanura Manchega y las zonas aluviales del bajo Guadalquivir. En estas zonas los
valores de concentración de una parámetro, el ion nitrato, exceden los 100 mg por litro cuando las
normativas de la Comunidad Económica Europea admiten lÃ−mites máximos de 50 mg por litro para
considerar un agua como potable. Posiblemente, la mayor dificultad es que se detecta con bastante retraso la
contaminación, como consecuencia de la lenta dinámica de las aguas que circulan por el subsuelo. El
deterioro de este recurso vital tiene consecuencias múltiples para la agricultura, para el abastecimiento a las
poblaciones y consecuencias de orden ecológico ya que buena parte de los humedales o bien han
desaparecido o bien tienen seriamente comprometida su supervivencia bien sea por la contaminación de las
aguas o bien sea por la sobreexplotación de los acuÃ−feros. Por ejemplo las lagunas de Ruidera, las Tablas
de Daimiel, Lagunas de Salinas, Doñana y Aznalcoyar.
Aguas continentales y marinas. Tema 2. Página 1
Zona de aireación o Vadosa
Superficie freática
Subzona A
Subzona B
Superficie
Sup. Plana
Sup. Parabólica
Sup. Hiperbólica
Sup. ElÃ−ptica
i = gradiente; H(1) = cota de punto de arranque, H(2) = cota punto de llegada; L = distancia en plano
horizontal que separan las cotas
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