La importancia de los niveles acuíferos presentes en los materiales

La importancia de los niveles acuíferos
presentes en los materiales
metamórficos con porosidad secundaria
para el abastecimiento de pequeñas
poblaciones y explotaciones agrarias
y ganaderas: un ejemplo concreto en
la provincia de Ciudad Real (España)
JESÚS SÁNCHEZ VIZCAÍNO*, RAFAEL BLÁZQUEZ**, VICENTE NAVARRO**
Y SUSANA LÓPEZ ***
* Geólogo, profesor de la E.TS.I. de Caminos, Canales y Puertos
de Ciudad Real.
** Doctor Ingeniero de Caminos, Canales y Puertos y profesor de
la E.TS.I. de Caminos, Canales y Puertos de Ciudad Real.
*** Ingeniero de Caminos, Canales y Puertos y profesor de
la E.TS.I. de Caminos, Canales y Puertos de Ciudad Real.
RESUMEN
Tradicionalmente se ha considerado a los materiales metamórficos
como impermeables a nivel general aunque capaces de poseer niveles
acuíferos de escasa importancia a nivel local. La anisotropía en cuanto a su comportamiento hidráulico y la dificultad de investigación o
exploración en este tipo de terrenos hace que su importancia quede
reducida en beneficio de otros tipos de acuíferos más homogéneos o
de más fácil exploración y explotación. En consecuencia, muchas de
las aguas subterráneas contenidas en este tipo de terrenos queda sin
explotar. El problema se agrava cuando no existen en el territorio
otros recursos hidráulicos. En consecuencia, el territorio en cuestión
queda limitado en su desarrollo humano y social por la cantidad de
agua disponible, normalmente escasa.
La Provincia de Ciudad Real está situada en la zona centro meridional
de España. Tiene una extensión de casi 20.000 Km2 y una población
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I Congreso de Ingeniería Civil, Territorio y Medio Ambiente
de 300.000 personas. Desde de el punto de vista geológico podemos
dividir el subsuelo de la provincia en tres grandes unidades: La Llanura Manchega, El Campo de Montiel y Los Montes de Toledo-Campo de Calatrava-Sierra Morena. Las dos primeras están caracterizadas
por la presencia de un sistema hidrogeológico presente en su subsuelo, el primero desarrollado sobre calizas de edad Mioceno-Plioceno y
el segundo sobre calizas del Jurásico. La tercera comarca pertenece a
la Zona Centro-Ibérica en la que afloran materiales sedimentarios ligeramente metamorfizados pertenecientes a la Cordillera Central Española, de edades comprendidas entre el Precámbrico superior al Carbonífero. Las litologías predominantes son pizarras, areniscas,
cuarcitas y grauwacas.
La provincia presenta una gran asimetría en la distribución de población y riqueza. Éstas se concentran principalmente en la primera y segunda comarca. La tercera, por el contrario, sufre un progresivo descenso de población y de renta per cápita. La población se concentra
en pequeños pueblos muy distanciados entre sí y predominan la tierra se concentra en pocos propietarios.
La actividad económica en esta comarca se limita a agricultura de cereales de secano, en aquellas zonas con desarrollo edáfico suficiente,
pequeñas huertas, ganadería extensiva y caza. La cantidad de agua
presente condiciona el número y extensión de las explotaciones ganaderas.
Por otro lado, en las últimas décadas debido al desarrollo económico
y al cambio en los hábitos de uso, el consumo de agua para uso doméstico ha sufrido un gran incremento por lo que las antiguas captaciones de abastecimiento son insuficientes para dotar a los abastecimientos de los núcleos poblacionales y permitir la instalación de
pequeñas industrias que favorezcan el desarrollo económico de la región. Este problema se ve agravado por las periódicas sequías que sufre el territorio que en las que se agotan los niveles freáticos más superficiales.
Las investigaciones hidrogeológicas desarrolladas en los últimos años
han conseguido detectar la presencia de niveles acuíferos presentes en
los materiales pre-hercínicos que se han traducido en la apertura de
numerosos sondeos que permiten mantener los abastecimientos de
agua potable para estos núcleos de población independientemente de
las condiciones climáticas existentes así como mantener y aumentar el
número de las explotaciones ganaderas y agrícolas de pequeño tamaño. Algunos de estas captaciones pueden aportar caudales superiores
a los 30 l/s.
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La importancia de los niveles acuíferos presentes en los materiales metamórficos...
En el presente trabajo se analizan las condiciones geológicas que debe
tener el macizo rocoso para poder contener aguas subterráneas.
Igualmente se analiza la evolución de los abastecimientos de agua potable durante las cuatro últimas décadas en esta comarca de la Provincia de Ciudad Real.
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I Congreso de Ingeniería Civil, Territorio y Medio Ambiente
1.
INTRODUCCIÓN
Tradicionalmente se ha considerado a los materiales metamórficos como impermeables a nivel general aunque capaces de poseer niveles acuíferos de escasa importancia
a nivel local. La anisotropía en cuanto a su comportamiento hidráulico y la dificultad
de investigación o exploración en este tipo de terrenos hace que su importancia quede
reducida en beneficio de otros tipos de recursos o de acuíferos más homogéneos o de
más fácil exploración y explotación. En consecuencia, muchas de las aguas subterráneas contenidas en este tipo de terrenos queda sin explotar. El problema se agrava cuando no existen en el territorio otros recursos hidráulicos alternativos. En consecuencia,
el territorio en cuestión queda limitado en su desarrollo humano y social por la cantidad de agua disponible, normalmente escasa.
La Provincia de Ciudad Real está situada en la zona centro meridional de España
(figura 1). Tiene una extensión de casi 20.000 Km2 y una población de 478.672 personas (Padrón Municipal del Instituto Nacional de Estadística de fecha 1 de mayo de
1996). La provincia de Ciudad Real puede dividirse en 6 comarcas naturales (figura 2),
Los Montes, Alcudia, Calatrava, Mancha, Sierra Morena y Montiel, de características físicas, sociales y económicas bien diferenciadas.
Desde de el punto de vista geológico (figura 3) podemos dividir el subsuelo de la
provincia en tres grandes unidades: La Llanura Manchega, El Campo de Montiel y Los
Montes de Toledo-Campo de Calatrava-Sierra Morena y Alcudia. Las dos primeras están
caracterizadas por la presencia de un sistema hidrogeológico presente en su subsuelo, el
primero desarrollado sobre calizas de edad Mioceno-Plioceno y el segundo sobre calizas
del Jurásico, aunque muy sobreexplotado. La tercera unidad pertenece a la Zona Centro-Ibérica en la que afloran materiales sedimentarios ligeramente metamorfizados pertenecientes a la Cordillera Central Española, de edades comprendidas entre el Precám-
Figura 1.
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Situación de la provincia de Ciudad Real.
La importancia de los niveles acuíferos presentes en los materiales metamórficos...
Figura 2.
Comarcas naturales de la provincia de Ciudad Real.
Figura 3.
Mapa geológico-litológico de la provincia de Ciudad Real.
brico superior al Carbonífero. Las litologías predominantes son pizarras, areniscas, cuarcitas y grauwacas. Algunas áreas de esta unidad están ocupadas por materiales detríticos
(arenas y arcillas) que rellenan fosas tectónicas alpinas, que pueden contener niveles acuíferos de cierta importancia y que favorecen la agricultura de secano y/o regadío y, en
consecuencia el desarrollo social y poblacional. La economía provincial se basa fundamentalmente en la agricultura, la ganadería, el sector servicios, la caza, y la industria.
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I Congreso de Ingeniería Civil, Territorio y Medio Ambiente
2.
ESTUDIO COMPARATIVO ENTRE COMARCAS
En la tabla 1 pueden observarse algunos datos que relacionan la población con la
riqueza y la superficie de cada comarca de la provincia de Ciudad Real.
Del estudio de la tabla 1 y de los figuras 4 y 5 se deduce una desigual distribución
de la población y de la riqueza en la Provincia de Ciudad Real. Siendo la agricultura y
la ganadería la principal fuente de riqueza a nivel provincial se deduce que el desarrollo de las mismas en cada comarca y, en consecuencia, su riqueza, estará condicionada
por la superficie total que puede ser cultivada y/o dedicada a la ganadería, el desarrollo y calidad de los suelos y la presencia de agua en el territorio, dado que el clima es
similar en toda la provincia. En este sentido las comarcas situadas sobre materiales
ante-hercínicos (comarcas de Alcudia, Los Montes, Sierra Morena y parte de Campo de
Calatrava) presentan una orografía y escaso desarrollo de suelo que limita la superficie
de tierras a cultivar y la escasa presencia de agua superficial y subterránea limita el desarrollo de la ganadería, el tipo de agricultura e, incluso, el desarrollo de la industria y
el abastecimiento de agua potable a los núcleos de población presentes en su territorio.
Hay que destacar que la comarca de Campo de Calatrava presenta unos datos estadísticos que pueden confundir. Por un lado presenta algunas áreas ocupadas por materiales detríticos (arenas y arcillas) que rellenan fosas tectónicas alpinas, que contienen
niveles acuíferos de cierta importancia y que favorecen la agricultura de secano y/o regadío. Por otro lado dentro de la misma se encuentran las dos poblaciones más imporTabla 1.
Datos estadísticos de la provincia de Ciudad Real
Comarca
Alcudia
C. Calatrava
La Mancha
Los Montes
Montiel
Sierra Morena
Totales
Media prov.
Superf.
N.o
mun.
N.o
hab.
Tam. m. Sup./m Densi. Renta
3.494,9 14 28.324
2.023 249,6
2.719,8 24 168.549 7.023 113,3
4.579,4 18 200.080 10.531 241,0
3.857,8 16 30.170
1.886 241,1
2.812,3 18
30.650 1.073 156,2
2.321,0 10 20.899
2.090 232,1
19.785,0 100 478.672
4.786 197,9
8,1
62,0
43,7
7,8
10,9
9,0
1,45
1,55
1,54
1,43
1,33
1,40
24,2
1,51
Riqu.
%
prov.
41,2
5,7
262,0 36,1
309,0 42,5
43,1
6,0
40,9
5,6
29,2
4,0
724,0 100,0
Riq./S
11,8
96,8
67,2
11,2
14,5
12,6
36,9
Superf.: Superficie de la comarca en km2.
N.o mun.: número de municipios existentes en la comarca.
N.o hab.: número de habitantes en cada comarca.
Tam. m.: Tamaño medio de los municipios expresado en número de habitante por municipio.
Sup./m.: superficie de la comarca (en km2) partido por el número de municipios.
Densi.: densidad de población de cada comarca expresado en número de habitantes por en km2.
Renta: Valor medio de la renta por habitante expresado en 106 ptas.
Riqu.: Valor medio de la renta por habitante expresado en 106 ptas multiplicado por el número
de habitantes de cada comarca expresado en 109 ptas.
% prov.: Proporción de la riqueza de cada comarca frente al total provincial expresado en %.
Riq./S: Cociente entre el valor de la riqueza de cada comarca y la superficie de la misma expresado en 106 ptas/km2.
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La importancia de los niveles acuíferos presentes en los materiales metamórficos...
tantes dentro de la provincia, Ciudad Real (59.392 hab.) y Puertollano (50.772 hab)
cuya fuente de riqueza es el sector servicios y la industria. La inclusión de estos dos municipios dentro de esta comarca falsea los valores estadísticos medios de la comarca.
Figura 4.
Comparación entre las superficies, n.o de municipios, n.o de habitantes y riqueza de
las comarcas de Ciudad Real.
Figura 5.
Comparación entre la superficie, densidad de población, riqueza y densidad de
riqueza de las comarcas de Ciudad Real.
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I Congreso de Ingeniería Civil, Territorio y Medio Ambiente
La comarca de Montiel tiene un subsuelo formado por areniscas y margas del triásico y calizas del Jurásico alternando con materiales paleozoicos. El escaso desarrollo del
suelo, unido a la escasa disponibilidad de agua subterránea, y una mayor elevación sobre el nivel del mar hace que el desarrollo de la ganadería y la agricultura sean escasas.
Por ello nos interesa comparar únicamente las 3 comarcas situadas sobre un sustrato pre-hercínico (Alcudia, Los Montes y Sierra Morena) con La Mancha (Llanura
Manchega), conformada sobre materiales detríticos y químicos (arenas, arcillas, limos
y calizas), con un sistema acuífero en su subsuelo desarrollado sobre calizas de edad
Mioceno-Plioceno. Todas estas comarcas tienen una economía basada fundamentalmente en la agricultura y la ganadería y éstas condicionadas por la presencia de agua.
Así, en la comarca de La Mancha predomina la agricultura de regadío, cereales (
principalmente maíz), remolacha y viña. Las producciones por Ha son mucho mayores
que en resto de la provincia y la presencia de agua subterránea permite asegurar las cosechas anuales independientemente de la climatología anual existente. Por el contrario,
las otras comarcas dependen para la consecución de las cosechas de un adecuado ciclo
de precipitaciones que rara vez se cumple.
En cuanto a la ganadería ocurre algo parecido. Las explotaciones ganaderas de La
Mancha está limitadas en cuanto al número de cabezas por la superficie de la explotación y los ciclos de demanda y oferta teniendo asegurado el suministro de agua a los
animales en toda estación y año así como el alimento de los mismos. Los siguientes gráficos pueden explicar mejor la desigual distribución de la población y de la riqueza en
la Provincia de Ciudad Real en general y entre estas comarcas en particular. En las otras
comarcas el número de cabezas de ganado está condicionado no sólo por la superficie
de la explotación sino por los ciclos hidrológicos que condicionan la cantidad de agua
para el abastecimiento de dichos animales y la cantidad de alimento disponible, sin tener que recurrir a la alimentación de los animales mediante el empleo de piensos que
encarece la producción y disminuye la competitividad de estas explotaciones.
3.
RECURSOS HÍDRICOS DE LA PROVINCIA
Tomando como base el Mapa de Lluvia Útil o escorrentía total publicado por el
Instituto Tecnológico Geominero de España (figura 6), se han calculado los recursos
hídricos totales generados dentro de los límites territoriales de la provincia. La lluvia
útil corresponde a la cantidad de precipitación que escapa a la evapotranspiración y
que discurre por el terreno o se infiltra en el mismo y, en principio, representa el
agua disponible anualmente para satisfacer los diferentes usos. Los recursos totales
medios de la provincia están, según lo anterior, en torno a los 1.460 hm3/año (0,073
hm3/km2/año), cantidad importante y, en principio suficiente para el correcto desarrollo del territorio.
En el mapa de Recursos Hídricos (figura 6) podemos observar que las comarcas
«pobres» disponen, en principio, de una cantidad de agua muy superior a la disponible por la comarca de La Mancha, lo que puede presentarse como un contrasentido.
Hay tres factores a tener en cuenta que nos pueden ayudar a comprender mejor la situación real.
El primero está relacionada con la climatología estacional que concentra el 90 % de
la lluvia en cuatro o cinco meses del año, produciéndose un exceso de agua superficial
984
La importancia de los niveles acuíferos presentes en los materiales metamórficos...
Figura 6.
Recursos hídricos de la provincia de Ciudad Real (Fuente Diputación Provincial de
Ciudad Real).
en las comarcas sin regulación hídrica natural ni artificial, durante unos meses que son
seguidos por una larga época de sequía. El segundo está relacionado con las características geológicas e hidrogeológicas de las diferentes comarcas. Así, La Mancha posee
un relieve suave, un elevado desarrollo de suelos y un sustrato permeable conectado a
un acuífero libre de gran capacidad.
Todo lo anterior se traduce en que la escasa lluvia útil disponible se infiltra en su
mayoría, quedándose disponible para los diferentes usos en cualquier época del año y
zona del territorio. Por el contrario, en las comarcas de subsuelo hercínico, debido a su
relieve más abrupto, el escaso desarrollo de suelo, el carácter impermeable del sustrato
y la ausencia de niveles acuíferos de entidad volumétrica, predomina la escorrentía superficial sobre la infiltración, por lo que la mayoría del agua escapa del territorio y no
está disponible en las épocas de sequía salvo en zonas muy concretas de estas comarcas.
El último factor es la distribución provincial de las obras de regulación hidráulicas artificiales o superficiales (embalses). Esta distribución y su capacidad quedan reflejadas en
la figura 7. En 1997 existían en la provincia de Ciudad Real 15 embalses con capacidad
superior a 1 hm3, que en función de su uso se distribuían de la siguiente manera:
Tabla 2.
Datos de los embalses de la provincia de Ciudad Real
Uso
N.o embalses
Capacidad (hm 3)
Abastecimiento y otros
Regadío
Particulares (regadío)
Total
9
1
5
15
290,10
31,76
18,87
340,73
985
I Congreso de Ingeniería Civil, Territorio y Medio Ambiente
Figura 7.
Situación y capacidad de los embalses de la provincia de Ciudad Real (Fuente
Diputación Provincial de Ciudad Real).
Existen otros 22 embalses de agua superficial de capacidad inferior a 1 hm3 con una
capacidad total aproximada de almacenamiento de 3,7 hm 3 dedicados fundamentalmente al abastecimiento de 24 pequeñas poblaciones. Los embalses de mayor capacidad de la provincia se destinan al abastecimiento de las los principales núcleos de población dedicados en su mayoría a la industria y el sector servicios.
Como puede deducirse de todo lo anterior la desigualdad en cuanto a riqueza y número de habitantes que se observa entre las diferentes comarcas naturales de la provincia de Ciudad Real no es achacable a los recursos hídricos renovables anualmente
sino a la capacidad reguladora tanto natural como artificial de cada comarca. La solución para ciertas comarcas obliga a la construcción de grandes obras de ingeniería hidráulica y/o el aprovechamiento integral de los recursos hídricos presentes en el subsuelo de estas comarcas.
4.
ABASTECIMIENTO URBANO
A partir de los años sesenta el desarrollo económico de España produjo, entre
otros, la emigración interior de las zonas rurales hacia los núcleos industriales con el
consiguiente desequilibrio en cuanto a densidad de población y riqueza y el envejecimiento relativo de la población que permaneció en las zonas rurales. Además se produjo un cambio en los usos y consumos que se tradujo en un aumento espectacular de
la demanda de agua por habitante y día. Los pequeños municipios de estas comarcas
986
La importancia de los niveles acuíferos presentes en los materiales metamórficos...
presentaban un sistema de abastecimiento de agua potable claramente insuficiente para
las nuevas demandas de la población aunque había disminuido en número total de habitantes. Por otro lado gran parte de la población emigrante vuelve a sus poblaciones
de origen durante el verano llegando a duplicarse la población en la época estival.
Aquellos núcleos urbanos que no fueron capaces de asegurar un suministro continuo de agua potable en cantidad y calidad en cualquier época del año, independientemente de la pluviometría estacional y anual fueron los que han continuado perdiendo
población durante los últimos años.
Para solucionar el abastecimiento y fijar la población, al tiempo que pudieran crearse pequeñas industrias, han obligado a las autoridades municipales y provinciales a
incrementar los caudales disponibles añadiendo a las antiguas fuentes y pozos superficiales un conjunto de sondeos profundos. En 1997 sólo ocho municipios de la provincia no utilizaban aguas subterráneas para su abastecimiento.
Si nos centramos en las comarcas de subsuelo pre-hercínico la importancia de las
aguas subterráneas profundas provenientes de los materiales metamórficos se muestra
en la siguiente tabla:
Tabla 3.
N.o P
40
Inventario de sondeos de abastecimiento presentes en las comarcas de
subsuelo metamórfico
N.o H I
N.o H V
DI
DV
32.860 53.865 205,875 250,55
Cm
CM
N.o P
P
C
CT
84,35
167,13
67
91,53
2,65
177,92
N.o P: número de poblaciones inventariadas.
N.o H I: número total de habitantes en la época invernal.
N.o H V: número total de habitantes en la época estival o vacacional.
D I: consumo por habitante y día en la época invernal, expresado en litros/día.
D V: consumo por habitante y día en la época estival, expresado en litros/día.
C m: dotación de agua para la población invernal expresado en litros/segundo.
C M: dotación de agua para la población estival expresado en litros/segundo.
Nº P: número de sondeos de abastecimiento para las 40 poblaciones.
P: profundidad media de los sondeos expresado en mts.
C: Caudal medio de los sondeos expresado en litros/segundo.
C T: caudal total aportado por todos los sondeos expresado en litros/segundo.
Existe una gran disparidad en los caudales aportados por los diferentes sondeos, variando entre los 0.2 l/s y los 30 l/s. Ello es debido a varios factores además de la anisotropía del subsuelo y la calidad constructiva de los sondeos. Muchos de estos sondeos han sido ubicados sin una investigación hidrogeológica y geofísica previa. En muchas
ocasiones para su ubicación han primado criterios políticos, sociales y económico temporales (propiedad de los terrenos, cercanía al núcleo de población, proximidad a instalaciones eléctricas o de transporte, accesibilidad, etc.) frente a los propiamente geológicos. La profundidad de los sondeos es en muchos casos inadecuada, tanto por
exceso como por defecto, al pararse algunos sondeos cuando el caudal aportado por el
mismo era suficiente para satisfacer la demanda del municipio o por continuar la perforación sin conocer la presencia de niveles acuíferos más profundos.
987
I Congreso de Ingeniería Civil, Territorio y Medio Ambiente
A pesar de todo lo anterior el tratamiento estadístico de los datos anteriores refleja que el 84 % de los municipios estudiados pueden abastecerse en época invernal exclusivamente a partir del agua subterránea, porcentaje que disminuye hasta el 64% para
la época estival de mayor consumo. Además puede observarse la importancia relativa
que tienen las aguas provenientes de los sondeos que atraviesan materiales metamórficos ante-hercínicos en el total de los abastecimientos. De no contarse con este tipo de
recurso tendrían que realizarse costosísimas obras hidráulicas para asegurar el abastecimiento de estos municipios y evitar su desaparición.
El estudio estadístico y de costes nos muestra lo siguiente. Si partimos de un consumo medio diario de 225 litros por habitante y día podemos deducir que un caudal
medio equivalente de 1 litro/segundo permite el abastecimiento de una población de
384 habitantes. Dado que el caudal medio por sondeo en este tipo de terrenos es de
2,65 l/seg, la profundidad media es de 95,63 mts y el coste de construcción es de 6.500
pts/metro (precios en España a fecha de 2001) entonces obtenemos un coste medio por
sondeo de 621.595 pts, un coste medio de 234.564 pts por litro/segundo alumbrado y
un coste medio de 589 pts/habitante. Como puede observarse estos costes son muy inferiores a los necesarios para construir embalses y distribuir el agua por un territorio
con tan baja densidad de población (nota: no están incluidos en estos costes los relativos a instalaciones de elevación y transporte).
5.
AGRICULTURA Y GANADERÍA
Las investigaciones hidrogeológicas desarrolladas en los últimos años han conseguido detectar la presencia de niveles acuíferos presentes en los materiales pre-hercínicos
que se han traducido en la apertura de numerosos sondeos que permiten mantener los
abastecimientos de agua potable para estos núcleos de población independientemente de
las condiciones climáticas existentes, la creación de pequeñas industrias así como mantener y aumentar el número de las explotaciones ganaderas y pequeños huertos.
La construcción de estos sondeos (más de 3.000 censados) con unos valores medios de caudal y profundidad como los expuestos para los abastecimientos de agua potable han contribuido ha corregir los desequilibrios intercomarcales. Especialmente han
contribuido ha generar riqueza al aumentar, mantener el número de explotaciones ganaderas y aumentar su competitividad. También han mejorado la calidad de vida de los
habitantes de las pequeñas granjas y explotaciones agrícolas. Por otro lado estos sondeos permiten en algunos casos el establecimiento de pequeñas parcelas de regadío que
dadas las condiciones climáticas y edafológicas permiten la puesta en regadío de entre
una y tres hectáreas por cada litro por segundo dependiendo del tipo de cultivo y sistema de riego empleado. Y sobre todo ha permitido fijar la población de estas comarcas frenando su pérdida de población y el abandono de terrenos de cultivo.
6.
CONCLUSIONES
La explotación de los niveles acuíferos presentes en los materiales metamórficos es
de suma importancia, pese a los escasos caudales puntuales que pueden alumbrarse, en
el desarrollo de aquellos territorios que no disponen de otros recursos hídricos estables
y permanentes en los mismos o están muy irregularmente distribuidos. El relativo bajo
988
La importancia de los niveles acuíferos presentes en los materiales metamórficos...
coste de la construcción de sondeos en estos materiales frente a las obras hidráulicas
tradicionales, su rapidez de construcción y su versatibilidad las hacen muy recomendables para el desarrollo a corto y medio plazo de este tipo de territorios.
7.
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