Balance hídrico y la relación entre agua superficial y subterránea

Balance hídrico y la relación entre agua
superficial y subterránea, servicios ambientales
J.Joel Carrillo Rivera
Gabriela Angeles Serrano
Sandra Martínez
Morelia, agosto 5 del 2003
“ecosystem services” son:
....the conditions and processes through which natural
ecosystems, and the species that make them up, sustain
and fulfil human life.
(Daily. 1997)
Las condiciones y los procesos....... son los conceptos
básicos a definir y que determinan un servicio ambiental
AGUA SUPERFICIAL EN EL PLANETA TIERRA
•
< 0.1%
Superficial (ríos, lagos, atmósfera, suelo, biósfera)
•
94 %
salada (de mar)
•
2%
nieves perennes
•
≈4%
Subterránea
AGUA DULCE EN EL CONTINENTE
• ≈ 99.0%
subterránea
• ≈
superficial
1 %
• Cambios menores en el volumen del agua subterránea impactan
gravemente al agua superficial
• El agua subterránea es fundamental como fuente para los distintos
usos y el mantenimiento de ecosistemas
EXTRACCIÓN Y USO DEL AGUA EN MÉXICO
USOS DEL AGUA
EXTRACCIÓN EN
BRUTO
72
km3
SUPERFICIAL
25% URBANO
25% INDUSTRIAL
<70% AGRÍCOLA
44 km3 Superficial
28 km3 Subterránea
SUBTERRÁNEA
75% URBANO (75 M. DE
PERSONAS)
75% INDUSTRIAL
y los ecosistemas?
>30% AGRÍCOLA
EL BALANCE HÍDRICO
Esc
R
Flujo hor
P = Evt + Esc + Q ± ∆h S ± Flujo hor + R
Difícilmente marca condiciones, no incorpora procesos
FUNCIONAMIENTO DEL AGUA SUBTERRÁNEA
Límites?
Basamento
Tóth, 2000
LIMITACIONES DE LA CUANTIFICACIÓN DE
PARÁMETROS
PRECIPITACIÓN
•
•
•
•
•
Densidad y localización de estaciones
tipo de estación
manejo de datos
interpretación de resultados
cambio climático
ESCURRIMIENTO
•
•
•
•
•
•
Densidad y tipo de estación
cambio de cobertura del suelo
duración e intensidad de tormenta
separación de componentes del flujo base
conceptuales de manejo de datos e
interpretación de resultados
EVAPOTRANSPIRACIÓN
Tecnológicas, conceptual de manejo de datos e
interpretación de resultados
Fórmulas desarrolladas por físicos y climatólogos
Teórica (física del proceso)
Analítica (balance de energía)
Empírica
Depende de: clima, tipo de suelo, presión de vapor, velocidad del
viento, temperatura, latitud, tiempo de insolación, edad y
composición de especies vegetales, precipitación, profundidad al
nivel freático, nivel topográfico, limitaciones por el cambio de
escala . Usualmente es un factor preponderante en el balance
EXTRACIÓN POR POZOS, NORIAS, MANANTIALES
• Tecnológicas
• conceptuales de manejo de datos e
• interpretación de resultados
Usualmente es un factor
preponderante en un
balance
RECARGA AL AGUA SUBTERRÁNEA
Tecnológicas, conceptuales de manejo de datos e interpretación de
resultados
P = Evt + Esc + Q ± ∆h S ± Flujo hor + R
FLUJO SUBTERRÁNEO
Costos y conceptuales,
manejo de datos e
interpretación de resultados
Requiere de entendimiento e
información confiable sobre:
-
carga hidráulica
espesor saturado
conductividad hidráulica
movimiento del agua en 3D
fronteras al flujo
zonas de descarga y recarga
EJEMPLOS DE BALANCE
Cuenca de México
Zona
Metropolitana
N y E de la
cuenca
Sup. (km2) P (m3/s) Evt (m3/s)
3112.50
6475.07
Cuenca de San Luis Potosí
80.80
145.98
54.37
108.11
R + Esc (m3/s)
26.43
37.87
EL BALANCE HÍDRICO
• Los parámetros del balance tiene validez muy
particular para trabajos de ingeniería hidráulica
• Las condiciones y procesos del agua que pueden
proporcionar “servicios ambientales” sólo pueden
definirse cuando se entienda su funcionamiento
• En forma estricta el balance hídrico sólo examina
volúmenes de agua en un tiempo dado y se usa en
zonas geográficas con límites arbitrarios
EL BALANCE HÍDRICO
• Por definición, el balance hídrico no establece condiciones y
procesos de la participación del agua subterránea
• El balance no es una herramienta que permita definir
interacciones entre agua superficial y subterránea en:
– términos del funcionamiento de ecosistemas
– respuesta ambiental (hundimiento, inundación, problemas de salud,
erosión, pérdida de vegetación, etc)
• El agua subterránea es un agente geológico y por lo tanto,
con memoria de los procesos ocurridos en un espacio y
tiempo particulares
EL BALANCE HÍDRICO
• El balance es válido (?) como método para determinar el
caudal de “disponibilidad”, no para conocer el funcionamiento
del agua superficial y subterránea, servicios ambientales, etc
• El balance está condicionado a la calidad y cantidad de
información y es difícil ratificar los valores encontrados
• Aunque pudiera ser exacto un balance:
i) la recarga estimada no necesariamente es la cantidad de agua que se
puede usar (una parte va a los ecosistemas)
ii) no define las zonas de recarga, su jerarquía y procesos involucrados
iii) no determina las zonas de descarga su jerarquía y vulnerabilidad
EL BALANCE HÍDRICO
• No indica la realidad de cómo y dónde extraen agua los
ecosistemas
• no indica la conexión entre agua superficial y subterránea
y del flujo subterráneo intra-cuencas
• no indica cuál es la respuesta ambiental a la extracción
• no da indicios de la respuesta en el agua subterránea a
cambios en el ambiente externo
• la teoría de los sistemas de flujo propone un modelo
aceptable que incluye y constata información asequible
• La teoría de sistemas de flujo incorporan conceptos para
definir condiciones y procesos aplicables a establecer
servicios ambientales del agua
INTERDEPENDENCIA DEL AGUA SUPERFICIAL Y
SUBTERRÁNEA
Tóth, 1995
MARCO PARA LA VALORACIÓN DE LAS FUNCIONES,
SERVICIOS Y BIENES
Valor
ecológico
Estructura y
procesos de
los
ecosistemas
(Transporte de
materia y calor)
Bienes y
servicios
Valor sociocultural
(estética,
religioso)
Valor
total
Toma de
decisiones
para
políticas y
estrategias
de manejo
Funciones de
los
ecosistemas:
Hábitat
Regulación
Producción
Valor
económico
(Provisión de
agua)
Información
Adaptado de Groot, et al. 2001
EXTRACCIÓN DE AGUA SUBTERRÁNEA Y RELACIÓN
CON FUNCIONES DE HÁBITAT
Ejemplo de una cuenca
intermontana con áreas de
recarga, descarga, y dos
esquemas de extracción
Tasa de recarga,
extracción, y uso de
freatofitas contra el
tiempo
Bredehoeft, et al 1982
La protección y gestión
eficaz de una región
geográfica con valor
ambiental requiere
conocer su origen y
comportamiento
(Manzano, et al., 1993)
CAMBIOS INESPERADOS POR MODIFICACIÓN DEL
FLUJO SUBTERRÁNEO REGIONAL
• Disminución o aumento en la recarga natural
• conversión de áreas de descarga en de recarga
• afectación del nivel de agua en una gran extensión
geográfica
• los cambios en la frontera de funcionamiento pueden
afectar los flujos de materia y calor en un rango de
miles de años