Profundización II Recuperación de acuíferos

Recuperación de acuíferos y gestión de aguas subterráneas

Módulo 3 2022

Oficina de Educación

Virtual USTA

Profundización II Recuperación de acuíferos

Módulo 3 Recuperación de acuíferos y gestión de aguas subterráneas

Autor Oscar Andrés Estrada Restrepo

2022

Oficina de Educación

Virtual USTA

DIRECTIVOS SANTO TOMÁS fr. José Gabriel Mesa Angulo, O.P. Rector General fr. Eduardo González Gil, O.P. Vicerrector Académico General fr. Wilson Fernando Mendoza Rivera, O.P. Vicerrector Administrativo y Financiero General fr. Jorge Ferdinando Rodríguez Ruiz, O.P. Decano División de educación abierta y a distancia Carlos Eduardo Balanta Reina Decano Facultad Ciencias y tecnologías AUTOR DISCIPLINAR Educación Abierta y a Distancia Facultad de Ciencias y Tecnologías Especialización en Gestión Integral de Cuencas Hidrográficas Profundización II - Recuperación de acuíferos Módulo 3 - Recuperación de acuíferos y gestión de aguas subterráneas Autor - Oscar Andrés Estrada Restrepo ASESORÍA Y PRODUCCIÓN Mg. Carlos Eduardo Álvarez Martínez Coordinador Oficina de Educación Virtual Mg. Wilson Arley Sánchez Pinzón Asesor tecnopedagógico, corrector de estilo y diseñador instruccional Prof. Diego Fernando Jaramillo Herrera Diseñador gráfico

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Recuperación de acuíferos y gestión de aguas subterráneas

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Contenido Módulo 3

Problematización - Situación de aprendizaje - Contexto

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Preguntas orientadoras

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Análisis instruccional (Síntesis de contenido)

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Introducción – Presentación

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1. Recuperación de acuíferos y gestión de aguas subterráneas

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1.1. La gestión integral del recurso hídrico.

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1.2. Plan de manejo ambiental de acuíferos. Estrategia para la gestión de aguas subterráneas.

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1.3. Monitoreo de aguas subterráneas

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1.4. Control de sobreexplotación. Deterioro de la calidad del agua.

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1.5. Recarga artificial o gestionada de acuíferos.

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1.6. Control de sobreexplotación

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1.7. Deterioro de la calidad del agua

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1.8. Protección de las aguas subterráneas frente a la contaminación

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1.9. Recarga artificial o gestionada de acuíferos

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1.10. Almacenamiento y recuperación (ASR – Aquifer storage and recovery)

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1.11. Pozos someros y pits de infiltración

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Bibliografía / Webgrafía

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Problematización Situación de aprendizaje - Contexto Los retos que enfrenta la humanidad asociados al cambio climático y los impactos sobre los recursos naturales, así como el aumento de la presión sobre el recurso hídrico para el abastecimiento de la población mundial, hace que las aguas subterráneas adquieran gran importancia considerando que representan 98% del agua dulce no congelada. De acuerdo con un reporte de la UNESCO en el año 2015, “el uso de las aguas subterráneas ha aumentado significativamente durante los últimos cincuenta años debido a su presencia generalizada, alta confiabilidad durante épocas de sequía, buena calidad en la mayoría de los casos, y también por los avances en cuanto a conocimiento hidrológico, desarrollo de tecnologías modernas de perforación y bombeo, y a los generalmente modestos costos de desarrollo”. El agua subterránea hace parte del ciclo hidrológico, y es el resultado de la infiltración profunda a través de poros o grietas de sedimentos y rocas del agua proveniente de la precipitación o de fuentes superficiales interconectadas. De esta forma, el agua puede almacenarse en acuíferos que se constituyen en embalses naturales que puede ser aprovechada por el hombre para satisfacer diversas necesidades, o retornar de forma natural hacia sistemas acuáticos y terrestres interdependientes, cumpliendo una importante función reguladora de las corrientes hídricas o prestando diversos servicios ecosistémicos (MINAMBIENTE, 2014). Por estas razones, para una adecuada evaluación y gestión integral del recurso hídrico subterráneo es necesario el entendimiento de todas las variables que intervienen en el ciclo natural de los sistemas acuíferos y sus interconexiones con las fuentes superficiales, así como de los factores externos que ponen en riesgo su sostenibilidad en términos de oferta (cantidad y calidad) y los que por otro lado, podrían favorecer como la recarga artificial y las técnicas de biorremediación de acuíferos. Finalmente, a pesar de que en algunas regiones de Colombia el agua subterránea es la principal fuente de abastecimiento, en términos generales aún existe poco conocimiento técnico de los sistemas acuíferos, que permitan afrontar los desafíos actuales y del futuro: contaminación de la calidad del recurso hídrico, demanda creciente del agua subterránea para acueductos, la influencia del cambio climático en los acuíferos y su interacción con los sistemas superficiales, y la resiliencia de las poblaciones que dependen de las agua subterráneas en el país.

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Objetivos: Describir los procesos hidrogeológicos que controlan la ocurrencia de las aguas subterráneas y el comportamiento de los sistemas acuíferos y su interacción con las fuentes superficiales. Aplicar herramientas fundamentales para evaluar las características hidráulicas de un acuífero y la eficiencia de las captaciones de agua subterránea, así como determinar la calidad y el tipo de agua, identificar posibles fuentes de contaminación, y plantear hipótesis sobre el origen de la misma para implementar medidas de protección en los acuíferos. Identificar el aprovechamiento de las aguas subterráneas para suministro de agua potable, para uso en diferentes sectores (agricultura, industria, minería, etc.), y profundizar en la planificación y gestión integral del recurso hídrico subterráneo bajo escenarios de cambio climático y de presión creciente sobre los recursos naturales.

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Preguntas orientadoras ¿Cómo se construye un modelo hidrogeológico para la adecuada evaluación y gestión de las aguas subterráneas? ¿Cuáles técnicas son importantes y de qué depende su implementación para la recuperación de los acuíferos en términos de cantidad y calidad del agua subterránea?

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Análisis instruccional (Síntesis de contenido)

Módulo 3. Recuperación de acuíferos y gestión de aguas subterráneas Introducción 1. Recuperación de acuíferos y gestión de aguas subterráneas 1.1. La gestión integral del recurso hídrico. 1.2. Plan de manejo ambiental de acuíferos. Estrategia para la gestión de aguas subterráneas. 1.3. Monitoreo de aguas subterráneas 1.4. Control de sobreexplotación. Deterioro de la calidad del agua. 1.5. Recarga artificial o gestionada de acuíferos. 1.6. Control de sobreexplotación 1.7. Deterioro de la calidad del agua 1.8. Protección de las aguas subterráneas frente a la contaminación 1.9. Recarga artificial o gestionada de acuíferos 1.10. Almacenamiento y recuperación (ASR – Aquifer storage and recovery) 1.11. Pozos someros y pits de infiltración

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Introducción – Presentación Las aguas subterráneas se han aprovechado desde la antigüedad para el abastecimiento de poblaciones y para riego, y casi un tercio de la población mundial utiliza el recurso hídrico subterráneo para satisfacer estas y otras necesidades básicas, debido a que es fácilmente accesible, barata y presenta una oferta importante en términos de cantidad y calidad. Sin embargo, desde la mitad del siglo pasado ha aumentado su utilización de forma considerable, lo cual ha ocasionado descensos importantes de los niveles de los acuíferos (niveles piezómetros), disminución de caudales de ríos y manantiales, secado de humedales, intrusión marina o subsidencia del terreno. Por su interrelación las aguas superficiales y las subterráneas se afectan mutuamente y se deben analizar como un recurso único, potencial que aún está lejos de utilizarse. Además de utilizar sus recursos, los acuíferos pueden utilizarse como grandes embalses subterráneos para almacenar agua superficial o de otra procedencia. La utilización conjunta de aguas superficiales y subterráneas puede hacerse utilizando la recarga artificial de acuíferos o con el uso conjunto alternante. En este último se usa más agua superficial en periodos húmedos y más el agua subterránea en los secos. Así sin aumentar el almacenamiento superficial, estos esquemas aprovechan más agua superficial a través del volumen proporcionado por las oscilaciones de nivel en los acuíferos (Sahuquillo, 2009). ¿Qué significa conocer un sistema acuífero? Para la adecuada gestión de las aguas subterráneas y los acuíferos es necesario tener un adecuado conocimiento de los siguientes conceptos: dinámica del flujo, propiedades físicas y características químicas del agua subterránea. Por lo tanto, es claro que no es posible manejar, gestionar o recuperar adecuadamente un recurso que no conocemos bien, y de ahí la importancia de su estudio. A partir de dicho entendimiento es posible evaluar y poner en marcha estrategias que permitan la recuperación de sistemas acuíferos que están siendo aprovechados para diferentes usos, bajo escenarios de demanda creciente del recurso hídrico y cambio climático.

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1. Gestión del agua subterránea y recuperación de acuíferos 1.1. La gestión integral del recurso hídrico Los gestores ambientales, tanto públicos como privados, se enfrentan a una oferta de agua que disminuye frente a una demanda creciente, debido a factores como los cambios demográficos y climáticos que también incrementan la presión sobre el recurso hídrico. Éste es el fundamento del enfoque para la gestión integral del recurso hídrico, aceptado ahora internacionalmente como el camino hacia un desarrollo y gestión eficiente, equitativo y sostenible de uno de los recursos naturales cada vez más limitados, y para abordar una demanda en crecimiento y competencia (MINAMBIENTE, 2014). En el año 2010 se expidió en Colombia la Política Nacional para la Gestión Integral del Recurso Hídrico, en la cual se establecen los objetivos, estrategias, metas, indicadores y líneas de acción para el manejo de este recurso en el país, con un horizonte de 12 años (2010 – 2022).

Figura 1. Política Nacional para la Gestión Integral del Recurso Hídrico (Tomado de: http://www.ideam.gov.co/web/siac/gestionagua).

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Esta Política tiene como objetivo general garantizar la sostenibilidad del recurso hídrico, mediante una gestión y un uso eficiente y eficaz, articulados al ordenamiento y uso del territorio y a la conservación de los ecosistemas que regulan la oferta hídrica, considerando el agua como factor de desarrollo económico y de bienestar social, e implementando procesos de participación equitativa e incluyente (Figura 1). La Política Nacional para la Gestión Integral del Recurso Hídrico (PNGIRH), se enmarca dentro del concepto de gestión integrada del recurso hídrico, definido por la Global Water Partnership –GWP, como: “un proceso que promueve la gestión y el aprovechamiento coordinado de los recursos hídricos, la tierra y los recursos naturales relacionados, con el fin de maximizar el bienestar social y económico de manera equitativa sin comprometer la sustentabilidad de los ecosistemas vitales”. Con respecto a los recursos hídricos subterráneos, la Política plantea líneas de acción estratégicas que consideran:

• Profundizar en el conocimiento de la oferta (recursos y reservas). • Priorizar acuíferos para formular e implementar los planes de manejo. • Realizar inventarios y registros de usuarios del recurso hídrico a nivel de cuenca priorizada

en el Plan Hídrico Nacional.

• Implementar programas de ahorro y uso eficiente del agua. • Reducir los aportes de contaminación puntual y difusa. • Formular e implementar el programa nacional de monitoreo. • Incorporar la gestión de los riesgos asociados a la oferta y a la disponibilidad del recurso

hídrico en los instrumentos de planificación.

• Generar condiciones para el fortalecimiento institucional. • Integrar, armonizar y optimizar la normativa asociada al recurso hídrico subterráneo. • Incrementar la participación de todos los sectores involucrados en su gestión integral. 1.2 . Articulación de instrumentos de planificación El Decreto 1640 de 2012, que reglamenta los instrumentos para la planificación, ordenación y manejo de las cuencas hidrográficas y acuíferos establece que dichos instrumentos son: i) Los planes estratégicos en las cinco macro-cuencas o áreas hidrográficas. El programa nacional de monitoreo del recurso hídrico en las zonas hidrográficas.

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iii) Los planes de ordenación y manejo de cuencas hidrográficas (POMCA) en subzonas hidrográficas o de nivel subsiguiente. iv) Los planes de manejo ambiental de microcuencas en el nivel inferior al subsiguiente. v) Los planes de manejo ambiental de acuíferos. En la Figura 2 se presenta la estructura de planificación de cuencas y acuíferos, para cada uno de los instrumentos de planificación del territorio, las escalas de trabajo, el objeto principal del mismo, las instituciones o entidades participantes y las instancias de coordinación definidas en cada caso.

Figura 2. Estructura para la ordenación y manejo de las cuencas hidrográficas y acuíferos (Fuente: Política Nacional para la Gestión Integral del Recurso Hídrico - MAVDT, 2010).

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1.3. Plan de manejo ambiental de acuíferos Es un instrumento de planificación y administración del agua subterránea, mediante la ejecución de proyectos y actividades de conservación, protección y uso sostenible del recurso. El Decreto 1640 de 2012 en su artículo 62 establece que: “en aquellos acuíferos que no hagan parte de un plan de ordenación y manejo de cuenca hidrográfica, la autoridad ambiental competente elabora el plan de manejo ambiental de acuíferos, previa selección y priorización del mismo, cuando se prevean como mínimo una de las siguientes condiciones, en relación con oferta, demanda, calidad hídrica, riesgo y gobernabilidad:

• Agotamiento o contaminación del agua subterránea de conformidad con lo establecido en el artículo 152 del Decreto Ley 2811 de 1974 reglamentado por los artículos 121 y 166 del Decreto 1541 de 1978 o la norma que los modifique o sustituya. • Cuando el agua subterránea sea la única y/o principal fuente de abastecimiento para consumo humano.

• Cuando por sus características hidrogeológicas el acuífero sea estratégico para el

desarrollo socio-económico de una región.

• Cuando existan conflictos por el uso del agua subterránea. • Cuando se requiera que el acuífero sea la fuente alterna por desabastecimiento de agua

superficial, debido a riesgos antrópicos o naturales.

1.4. Estrategia para la gestión de aguas subterráneas La gestión de un sistema acuífero implica la toma de decisiones por parte de las autoridades ambientales relacionadas con restricciones a los volúmenes de extracción, localización y operación de pozos y otras estructuras de captación de agua, considerando aspectos sociales, económicos y ambientales. La gestión no toca solamente aspectos como la cantidad del recurso, sino también su calidad, lo cual implica regulaciones sobre el uso de agroquímicos, zonas de protección de pozos, entre otras. Situaciones particulares se presentan en las zonas costeras, donde la intrusión salina es un factor fundamental para considerar (Zektser y Everrett, 2004). Disponer de buena información sobre niveles, caudales y calidad del agua, junto con las posibilidades de uso conjunto de aguas superficiales subterráneas hace que las decisiones que se tomen acerca de los sistemas acuíferos sean más acertadas (INGEOMINAS, 2011).

1.5. Monitoreo de aguas subterráneas El monitoreo de las aguas subterráneas es uno de los más importantes métodos para soportar la estrategia y políticas de protección y conservación del recurso hídrico subterráneo. La implementación de programas de monitoreo (calidad y cantidad) ayuda a mejorar la planeación, desarrollo, protección y manejo de las aguas subterráneas,

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anticipando o controlando la contaminación y los problemas de sobreexplotación de las mismas (Vargas, 2004).

• ¿En qué consiste el monitoreo del agua subterránea?: en términos generales el monitoreo

ha sido definido como la observación continua con métodos estandarizados del medio ambiente (UNESCO, 1978). De manera particular, el monitoreo del agua subterránea puede ser entendido como un programa diseñado científicamente de continua supervisión que incluye observaciones, mediciones, muestreo y análisis estandarizado metodológicamente y técnicamente de variables físicas, químicas y biológicas seleccionadas con los siguientes objetivos (Vrba y Soblsek, 1988): Colectar, procesar y analizar los datos sobre la cantidad y calidad de las aguas subterráneas como línea base para reconocer el estado y las tendencias a nivel de pronóstico debido a procesos naturales e impacto por actividad antrópica en tiempo y espacio. Proveer información para el mejoramiento en la planeación y diseño de políticas para la protección y conservación de las aguas subterráneas. El monitoreo se convierte en la principal herramienta utilizada en la Gestión del Recurso Hídrico para obtener la información requerida para la evaluación y detección de problemas relativos a la gestión (IDEAM, 2015). El ciclo del monitoreo (adaptado de UN/ECE Task force on monitoring and assessment, 1996), sugiere que el monitoreo y la evaluación puede ser visto como una secuencia de actividades relacionadas que se inicia con la definición de las necesidades de información y termina con el uso de los productos generados a partir de esta. La evaluación de los datos obtenidos puede dar lugar a nuevas necesidades de información o redefinir las mismas, iniciando así una nueva secuencia de actividades. De esta manera, el proceso de monitoreo de las aguas subterráneas puede ser mejorado (Uil et al., 1999) (Figura 3).

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Figura 3. El ciclo del monitoreo (Modificado de Uil et al., 1999)

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En contraste con el agua superficial, los cambios en la cantidad y calidad del agua subterránea son, con frecuencia procesos muy lentos. Puesto que no es posible determinar estos cambios simplemente con un recorrido breve de campo, se requiere utilizar redes de monitoreo e interpretar los datos obtenidos (INGEOMINAS, 2011). El monitoreo de la respuesta de un acuífero y de sus tendencias de calidad es básico para lograr una gestión eficaz del agua subterránea y cumplir con la principal meta de gestión, o sea, controlar los impactos de la extracción del agua subterránea y de las cargas de contaminantes (Tuinhof et al., 2002). En la Tabla 1 se hace un listado de las variables que hay que medir para la gestión del recurso. Tabla 1. Tipos de datos que se requieren en la gestión del agua subterránea (Fuente: Tuinhof et al., 2002).

El método más directo, y generalmente confiable, para el monitoreo controlado de las aguas subterráneas es la instalación de pozos de monitoreo (conocidos como piezómetros), perforados a propósito a una profundidad dada con un filtro situado a un intervalo de profundidad conocido, correspondiente a una zona acuífera específica. Una vez que se instala el pozo de manera correcta, ofrece la posibilidad de obtener muestras representativas de aguas subterráneas a un costo operacional bajo (INGEOMINAS, 2011).

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Figura 4. Monitoreo automático (diver o sensore) y manual (cinta métrica) Fuente: IDEAM, 2015.

La ubicación de pozos para seguimiento (nuevos o existentes), así como la profundidad específica, se da por la estrategia de control definida (monitoreo de fuentes de contaminación potencial, monitoreo defensivo de fuentes de abastecimiento de agua subterránea, monitoreo de evaluación en sitios con contaminación de acuíferos conocida) Tabla 2. Características de monitoreo para protección de calidad del agua subterránea (Fuente: Modificado de Foster et al., 2002)

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1.6. Control de sobreexplotación Dadas las ventajas ya mencionadas del uso del agua subterránea, y a la necesidad de ésta ante la escasez de recursos superficiales, se presentan en algunas ocasiones problemas relacionados con la alta explotación del recurso, lo que genera cambios en las condiciones naturales del terreno y problemas futuros en el aprovechamiento del recurso hídrico subterráneo (INGEOMINAS, 2011). Algunos autores llaman “sobreexplotación” a este uso intensivo del agua subterránea, mientras que otros, por razones técnicas y de interpretación, lo denominan explotación intensiva del recurso (Custodio y Llamas, 2001). Hay un desarrollo intensivo de aguas subterráneas cuando se extrae una fracción significativa del recurso renovable interanual de los acuíferos, que modifica apreciablemente su régimen hidrogeológico, o causa impactos ecológicos o socioeconómicos significativos, o se producen cambios importantes en las interacciones agua superficial-agua subterránea (INGEOMINAS, 2011). A continuación se enuncian las principales consecuencias que generan la extracción intensiva del agua subterránea desde los puntos de vista social, ambiental, técnico y económico:

• Descenso de niveles piezométricos: la extracción de aguas subterráneas genera

inevitablemente descensos en los niveles piezométricos del acuífero, sea en forma local o distribuida en el área; estos descensos pueden llegar hasta un nivel en que no se recuperan, lo que sucede cuando el bombeo es continuo y los caudales medios de explotación exceden la magnitud de la recarga. En situaciones extremas, puede causar el agotamiento de las reservas (INGEOMINAS, 2011).

• Subsidencia o compactación inducida del terreno: debido a los vacíos que se generan en el suelo por la extracción del agua subterránea se puede llegar a una redistribución irreversible de los granos y de los poros, lo que genera asentamientos en el suelo, fenómeno que se conoce como subsidencia. Estos asentamientos pueden generar problemas y afectaciones sobre la infraestructura (puentes, vías), edificaciones, sistemas de acueductos y alcantarillados, tuberías de gas, oleoductos, etc. En Ciudad de México, para dar una visión clara de su magnitud se presentan algunos datos: el nivel del terreno en la plaza central de la ciudad (El Zócalo) ha descendido cerca de 7.5 m desde inicios del siglo XX hasta la actualidad; la subsidencia actual es de unos 8 cm/año, sin que haya señales de que vaya a reducirse en el futuro (Foto 1). De acuerdo con numerosos expertos en hidrogeología y geotécnica de México, la única forma de resolver el problema es logrando un equilibrio entre la cantidad de agua que se extrae de los acuíferos y la que se recarga en los mismos por la filtración de agua de lluvia, por la inyección de agua tratada o recarga artificial de acuíferos. Esto se verá más adelante en las técnicas que se utilizan para la recuperación de los acuíferos alrededor del mundo.

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Foto 1. Subsidencia de la Ciudad de México (Tomada de https://hmong.es/wiki/Groundwater-related_subsidence).

1.7. Deterioro de la calidad del agua La explotación puede generar flujos hacia el acuífero de agua de baja o mala calidad, originando procesos de mezcla; esta agua puede tener un origen natural o corresponder a procesos de contaminación (INGEOMINAS, 2011). Uno de los casos más frecuentes de este tipo de contaminación del agua subterránea es ocasionado por la sobre-explotación en los acuíferos costeros, lo cual se conoce como intrusión salina, donde el descenso de los niveles piezométricos por efecto de la extracción del agua genera el avance de la cuña salina hacia el acuífero de agua dulce (Figura 5).

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Figura 5. Esquema de acuífero costero y cuña de agua salina. Fuente: Foster et al., 2003b.

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1.8. Protección de las aguas subterráneas frente a la contaminación Un análisis de diferentes programas de protección de acuíferos frente a la contaminación de las aguas subterráneas indica que están basado en el control del uso del suelo (actividades) con respecto a:

• Vulnerabilidad de los acuíferos a la contaminación. • Perímetros de protección de pozos y manantiales. • Inventario y clasificación de actividades potencialmente contaminantes. Los Perímetros de Protección de Pozos, (PPP, Wellhead Protection Areas), constituyen una importante herramienta de gestión de los acuíferos, enfocada especialmente a las captaciones de agua destinadas al consumo humano. En Alemania, por ejemplo, se lleva a cabo la delimitación de las Áreas de Agua Protegida mediante la aplicación del Estándar W 100 (Figura 6).

Figura 6. Desarrollo del Estándar W 101 para delimitación de perímetros de protección de pozos en Alemania (Fuente: IGME, 2003).

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Con los datos que se presentan en la metodología se determinan los tamaños de cada una de las zonas de protección que están definidas por los siguientes valores:

• Zona I (Campo del pozo): siempre mayor de 20 m. • Zona II (Zona estrecha): mayor de 100 m o 50 días de tiempo de tránsito (zona de alimentación en acuíferos kársticos).

• Zona IIIA (Zona ancha): a partir de 2 km. • Zona IIIB (Zona ancha): zona de alimentación, siempre mayor de 1 km y 50 días de tiempo de tránsito. El estándar W 101 propone así mismo un listado de actividades prohibidas o sujetas a restricciones que es desarrollado en cada caso por cada uno de los Estados Federados.

1.9. Recarga artificial o gestionada de acuíferos La recarga artificial o gestionada de acuíferos presenta un gran potencial para garantizar recursos de agua mediante proyectos bien planificados, diseñados y ejecutados (Gale, 2005; INOWAS, 2018). Se espera un aumento sustancial en la recarga artificial, ya que la creciente población mundial requiere eventualmente más recursos hídricos de los que actualmente se emplean (Bouwer, 2002; Dillon et al., 2019). La infiltración y recarga gestionada se logra a partir de sistemas u obras diseñadas mediante ingeniería que permiten la entrada de agua desde la superficie al sistema subterráneo (Bouwer, 2002). Algunos de los proyectos de recarga no requieren grandes obras y se pueden establecer con bajos niveles de tecnología (Gale, 2005). La recarga gestionada tiene como objetivos el almacenamiento y tratamiento de manera intencional de las aguas dentro de los acuíferos (Gale, 2005). Un prerrequisito esencial para iniciar acciones hacia la recarga gestionada es la presencia de un acuífero capaz de recibir el agua que se va a llevar desde la superficie (Dillon et al., 2009). Son muchos los objetivos y beneficios que se persiguen con la recarga gestionada de acuíferos:

• Almacenamiento de agua en acuíferos para su posterior uso. • Como alternativa al almacenamiento en presas o cuerpos de agua artificiales. • Para estabilización de niveles freáticos en zonas de sobreexplotación del recurso hídrico subterráneo.

• Como estrategia para la disminución de las potenciales pérdidas por evaporación o escorrentía.

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• Para mejorar las condiciones de calidad del agua para su reutilización, a partir del filtro natural de los suelos y unidades hidrogeológicas. • Para mantener los caudales ambientales de las corrientes superficiales, aportando desde el sistema subterráneo al superficial. • Para manejo y control de intrusiones salinas en acuíferos costeros de agua dulce. • Para el control y manejo de la subsidencia de suelos. • Para la reutilización de aguas mediante extracción del subsuelo con fines domésticos, agrarios o industriales. Se espera que la recarga artificial de acuíferos juegue un rol importante en el reúso de aguas, ya que ofrece un tratamiento y filtrado natural del recurso hídrico a medida que se da el flujo entre suelos y unidades acuíferas (Bouwer, 2002; Dillon, 2005; Gale, 2005). Para la implementación de reúso se espera que las aguas dispuestas para la recarga tengan un tratamiento primario, principalmente mecánico, de remoción de sólidos, un tratamiento secundario mediante procesos biológicos y un tratamiento terciario de filtrado y desinfección (Bouwer, 2002; Gale, 2005). El reúso de agua tiene una connotación importante en determinar la fuente de origen, ya que se espera que las aguas de lluvia-tormenta sean las de mejor calidad, sin embargo, del uso final también dependerá la calidad del recurso; mientras más directo con el ser humano sea el uso que se le destine al agua de recarga, mayores niveles de tratamiento, seguridad y calidad se requerirán (Gale, 2005). Como toda actividad humana, la recarga gestionada de acuíferos debe realizarse bajo estrictos estudios y planes rigurosos, los cuales han avanzado a grandes pasos recientemente (Dillon et al., 2019). El diseño y manejo de sistemas de recarga artificial involucra aspectos geológicos, geoquímicos, hidrológicos, biológicos e ingenieriles (Bouwer, 2002), que deben ser considerados para implementar sistemas de recarga exitosos y eficientes. Muchos de los problemas presentes en proyectos de recarga gestionada corresponden a obstrucciones de las obras de ingeniería implementadas, mala conceptualización de la geología o modelos hidrogeológicos de las áreas en las que se desarrolla la recarga, mal diseño de las obras o el plan de mantenimiento de las mismas, empobrecimiento de la calidad de las aguas subterráneas por introducción de aguas no tratadas o con malas condiciones al sistema de recarga gestionada, mala gestión o estrategia del ciclo del agua por lo que puede existir pérdida del recurso hídrico disponible por evaporación o escorrentía, entre otras (Gale, 2005).

1.10. Almacenamiento y recuperación (ASR – Aquifer storage and recovery) Para que se implemente el almacenamiento y recuperación (ASR), el pozo que conecta con el acuífero hace las veces de conducto de inyección y extracción (Figura 7) y se implementa en zonas donde existen estratos de baja permeabilidad por encima de los acuíferos que se buscan recargar. Uno de los objetivos de esta técnica es el almacenamiento de agua potable

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para su posterior uso y requiere condiciones de alta calidad de las aguas a recargar, ya que las mismas entran directamente al acuífero (Gale, 2005; INOWAS, 2018). Hidrogeológicamente se requiere la existencia de acuíferos confinados y no confinados y la topografía y tipo de suelos no son relevantes para poder llevar a cabo la recarga (INOWAS, 2018); el origen de las aguas puede ser múltiple, sin embargo, se requiere garantizar la calidad ya que puede prevenir la obstrucción del pozo y evita la contaminación directa del acuífero (INOWAS, 2018).

Figura 7. Método de recarga mediante pozo de almacenamiento y recuperación – ASR. Fuente: Tomado de INOWAS (2018).

Como ventajas del método se puede mencionar que las obstrucciones por sedimentos finos se pueden remediar parcialmente durante la extracción, permite la infiltración de grandes cantidades de agua, se puede utilizar infraestructura de pozos preexistentes para ahorrar costos y la recarga no está condicionada por las condiciones en superficie del terreno (Figura 7); como desventajas y limitaciones del método se encuentra las complejidades que acarrea el diseño, construcción, operación y mantenimiento del sistema, se requiere monitoreo intensivo y se requiere que el origen del agua a ser recargada tenga altos estándares de calidad (INOWAS, 2018). Almacenamiento, transferencia y recuperación (ASTR – Aquifer storage, transfer and recovery). Es un sistema muy similar al método ASR, sin embargo, en este se utilizan dos pozos distintos, uno para la inyección y el otro para la extracción (Figura 8), ambos pozos distanciados entre sí (Dillon, 2005; INOWAS, 2018). El flujo entre pozos permite procesos físicos y químicos que mejoran la calidad de las aguas inyectadas (INOWAS, 2018). Como en ASR, requiere la existencia de acuíferos confinados y no confinados y la topografía y tipo de suelos no son relevantes para poder garantizar la recarga (INOWAS, 2018); el origen de las aguas puede ser múltiple, sin embargo, se requiere garantizar la calidad ya que puede prevenir la obstrucción del pozo y evita la contaminación directa del acuífero (INOWAS, 2018).

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Figura 8. Recarga de acuíferos por almacenamiento, transferencia y recuperación – ASTR. Fuente: Tomado de INOWAS (2018).

Las ventajas del método ASTR es que permiten la infiltración de grandes cantidades de agua, la recarga no está condicionada por las condiciones en superficie del terreno y la transferencia entre el sitio de inyección y bombeo permite un tratamiento adicional para la calidad del agua (Figura 8); como desventajas y limitaciones del método se encuentra las complejidades que acarrea el diseño, construcción, operación y mantenimiento del sistema, se requiere monitoreo intensivo y se requiere que el origen del agua a ser recargada tenga altos estándares de calidad y los altos potenciales a obstrucción de los pozos (INOWAS, 2018).

1.11. Pozos someros y pits de infiltración La infiltración a partir de pozos someros o pits se utiliza para recargar acuíferos freáticos donde los métodos de distribución no pueden ser implementados por la presencia de capas de suelo poco permeables (INOWAS, 2018). Para este método se pueden utilizar infraestructuras abandonadas, luego llevar el agua hasta la perforación o pit que se infiltra principalmente por efectos de la gravedad (INOWAS, 2018) en la zona vadosa (Figura 9). Para que la recarga sea efectiva se requiere de acuíferos no confinados compuestos por rocas no consolidadas en zonas de terrenos planos (INOWAS, 2018); el origen de las aguas puede ser múltiple, por ello se recomienda un tratamiento de las aguas previo la disposición para evitar contaminación del acuífero y aguas subterráneas y para evitar obstrucciones de las obras y pozos. Como ventajas del método es que se puede utilizar infraestructura existente para la reducción de costos, y una desventaja del método es que la calidad del agua debe ser garantizada antes de la recarga intencional (INOWAS, 2018).

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Tabla 9. Sistema de recarga de pozos de poca profundidad. Fuente: Tomado de INOWAS (2018).

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Bibliografía / Webgrafía

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