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ASPECTOS DE LA PLANIFICACIÓN Y GESTIÓN DE LAS AGUAS SUBTERRÁNEAS EN UN CONTEXTO REGIONAL
Contenido: ● Agua subterránea, acuíferos y sistemas acuíferos● Uso del agua subterránea● Explotación del agua subterránea
Congreso Latinoamericano
Santiago de Chile 25–30 Agosto 2014
XII de HidrogeologíaXXVI de Hidráulica
Proyecto MASEAQUALOGY–UPC
Emilio CUSTODIO, Emilio CUSTODIO, Dr.I.IDr.I.I., Real ., Real AcadAcad. Ciencias. CienciasDeptDept. Ingeniería del Terreno, Cartográfica y Geofís ica. Ingeniería del Terreno, Cartográfica y GeofísicaUniversidad Politécnica de Cataluña (UPC), Barcelon aUniversidad Politécnica de Cataluña (UPC), Barcelon a
● Explotación del agua subterránea● Explotación con consumo de reservas � minería
del agua subterránea● Valor y aspectos socio–económicos del agua
subterránea● Gobernanza del agua subterránea
Barra de arena litoral entre la marisma de Doñana y el mar. Humedales de borde e interdunares 2014.Santiago.12014.Santiago.1
Papel de las aguas subterráneas
En la naturaleza ● mantener y sus funciones
● transportar solutos
● condicionar propiedades de terrenos
caudal de base de los ríosmanantialeshumedales y lagosáreas de freatofitas
de unas áreas a otrasal margenerar minerales
● condicionar propiedades de terrenos
Para el hombre ● servicios de los ecosistemas● recurso vital
● recurso económico
● bien social y cultural
agrariourbanoindustrialminero
2014.Santiago.22014.Santiago.2
Razones favorables al uso de las aguas subterráneas
● notable almacenamiento asociado
● calidad
● disponibilidad cerca de la demanda � carácter distribuidoen sequías � resiliencia
estableen general buena � pero no siempre
● seguridad de disponibilidad
● tecnología sencilla y asequible
● suficiente conocimiento científico y tecnológico actualm ente
● gestión a nivel local
en sequías � resilienciaen averías y fallosen situaciones de emergencia
2014.Santiago.32014.Santiago.3
hm 3/a ESPAÑA
En España
Ext
racc
ión
deag
uasu
bter
ráne
a,km
3 /a
Evolución de la explotación de las aguas subterráne as
Ext
racc
ión
auto
rizad
aac
umul
ada
km3
a
b
Der
echo
sde
agua
acum
ulad
os
En España(MOPTMA–MINER, 1994; MIMAM, 2000 )
En el acuífero Ogallala–High Plains, Kansas.a) extracción de agua subterránea autorizada acumulada.b) número acumulado de derechos de agua autorizados.(según Sophocleous, 2012)
Año
Año
En algunos países(Margat y van der Gun, 2013 )
Ext
racc
ión
2014.Santiago.42014.Santiago.4
Desarrollo de las aguas subterráneas en las Islas Canarias
Galerías y pozos en Tenerife(Consejo Insular de Aguas de Tenerife)
Pozos de gran diámetro y sondeos en Gran Canaria(Consejo Insular de Aguas de Gran Canaria)
2014
.San
tiago
.520
14.S
antia
go.5
Definiciones � aproximadas
● Explotación intensiva de las aguas subterráneas:modifica notablemente las condiciones hidrogeológic as de:
● flujo del agua subterránea● composición química● relaciones con otros componentes del ciclo del agua
● Explotación minera de las aguas subterráneas:explotación intensiva del agua subterránea que conl leva:
● tasa de extracción mayor de la recarga posible● tasa de extracción mayor de la recarga posible● consumo continuado de reservas de agua● substitución de reservas de agua dulce por agua sal ina / salada● no recuperación al menos en varias generaciones hum anas
● Sobreexplotaciónexplotación del agua subterránea que origina proble mas
no cuantificada● visión negativa
subjetivase produce aún cuando recarga > extracción
es un término ambiguo del que se ha hecho uso
� mejor no usarlo: pero es un término legal en España
inadecuadopeyorativo
2014.Santiago.62014.Santiago.6
Efectos de la explotación del agua subterránea
descenso de nivelesdisminución de descargas
2L S
� efectos primarios
L = tamaño del sistema
� nuevo equilibrio en tiempo τ
Explotación altera el sistema de flujo
Si extracción < recarga:
2L ST
τ ≈L = tamaño del sistemaT = transmisividad hidráulicaS = coeficiente de almacenamiento
meses en acuíferos pequeños, recarga próximaaños en acuíferos medianosdécadas a milenios en grandes acuíferos
τ
2014.Santiago.72014.Santiago.7
N de Gran CanariaBarrancos de Moya y Azuaje
Hernández–Quesada et al., 2011Cabrera et al., 2014
Evolución del caudal de nacientes, Bco. Azuaje
Evolución entre 1970 y 2008 2014.Santiago.92014.Santiago.9
Ventajas y desventajas del uso intensivo de las agu as subterráneas
Aspectos
VentajasEfectos positivos
Beneficios
DesventajasEfectos negativos
CostesHidráulicos Fácil captación
Ubicuidad territorialDisponibilidadDrenaje de terrenos
Descensos de nivelesInterferencias: – entre acuíferos
– con aguas superficiales– con manantiales– en rendimiento captaciones
Deterioro ecológicoSubsidencia y colapso del terreno
De calidad Frecuentemente buenaPoca variabilidadResiliencia a la contaminación
Cambios progresivos lentosPosible salinización progresivaSolutos naturales inconvenientesResiliencia a la contaminación
Sin gérmenes patógenos (*)Solutos naturales inconvenientesPosible entrada de contaminantesContaminación por pozos inadecuados
Económicos Relativamente barata (**)Escasa inversión inicialRápida incorporaciónSin grandes estructurasSusceptible de mercado
Posible encarecimiento progresivoAfectadas por coste energíaRiesgo de exceso de explotaciónExternalidades: – de difícil evaluación
– que no se paganCostes de vigilancia y observación
Sociales Acceso sencilloPoco propensas a corrupciónFlexibilidad de usoSeguridad de disponibilidadEmpleoFijación de poblaciónInicio del desarrollo
Amenaza de la “tragedia los comunes”Numerosos actores / afectadosPobre conocimiento públicoFácil demagogiaDifícil control / gestión
* las aguas subterráneas; no necesariamente los pozos** en ocasiones pueden ser más caras, pero la seguridad tiene un valor 2014.Santiago.102014.Santiago.10
Efecto de la explotación en la intrusión marina
Ascenso salino bajo un pozo, con interfaz brusca
e = ascenso de la interfaz bajo el pozoQ = caudal del pozod = distancia fondo pozo–interfaz inicial
k = conductividad hidráulica
m = porosidad
h = horizontalv = vertical
h
v
Q 1e 1
2 k d
k= t
2 md
απ τ
τα
≈ −
Penetración de la cuña
L = longitud de penetraciónk = conductividad hidráulicab = espesor saturado/del acuíferoq = caudal del agua dulce por unidad costaα = δd/(δs –δd )δ = densidad
α≈
2k bL
2 d
2014.Santiago.112014.Santiago.11
Efectos de las extracciones en acuíferos costeros
Situación en mayo de 2006
(según CUADLL )
Acuífero profundo del
delta del Llobregat
(Barcelona)
Avance del frente de salinización (Iribar yCustodio, 1991)
Progresión de la intrusión marina en Mar del Plata (Argentina)según Bocanegra et al. (1992) 20
14.S
antia
go.1
220
14.S
antia
go.1
2
Efectos de la explotación del agua subterráneaSubsidencia del terreno en formaciones no consolida das
Efectos bien conocidos en● Valle Central de California● Ciudad de México● Estado de Guanajuato y Querétaro (México)● Arizona● Venecia● Tokio● Bangkok● Murcia (España)
Subsidencia del terreno delatada por lo que sobresale del terreno el entubado metálico de un pozo profundo antiguo en el Valle Central de California. Hoy acumula 8,5 m. No estabilizado
Movimiento de edificios porsubsidencia del terreno tras un añomuy seco.Murcia
2014.Santiago.132014.Santiago.13
Impactos asociables a la explotacióndel agua subterránea
● Disminución (cese) de descargas en
● Redistribución del flujo del agua en el acuífero �
● cambios en calidad
● descenso de niveles
● Impacto sobre economíasociedad
nuevas captacionesencarecimiento de la extracción
naturalpor facilitar contaminación / polución
ríosmanantialeshumedales y lagosal mar
comporta:
● Impacto sobre
● cambios territoriales
lentos a muy lentospasan inicialmente desapercibidos
Difícil ligar causa con efectoSuele haber un encarecimiento progresivo
Efectos a
Los cambios pueden ser● positivos● negativos
tercerosgeneraciones futuras
Cambios
subsidencia / colapsos
modificación de
uso del territorio
cubierta vegetalclima local
sociedad
2014.Santiago.142014.Santiago.14
Explotación de recursos de agua subterránea no renovable en países seleccionados. Entorno delaño 2000Foster y Loucks, 2010
Uso de agua subterránea, hm 3/a
PaísAgua subterránea
/ total de agua Total, A No renovable, B B/AArgeliaArabia Saudí
0,540,85
260021000
168017800
0,650,85Arabia Saudí
BahrainEgiptoEmiratos AULibiaOmanQatarTuniciaYemen
0,850,630,070,700,950,890,530,590,62
21000258
4850190042801644185
16702800
1780090
90015703014240150460700
0,850,350,190,820,700,150,810,280,25
2014.Santiago.152014.Santiago.15
Vol
umen
con
sum
ido,
km
3
Sub
ida
del n
ivel
del
mar
equ
ival
ente
, mm
� 12,6 mm6,7% de total
Volumen acumulado mundial de agua subterránea consumidoAscenso del nivel del mar equivalente(según Konikow, 2011)
Vol
umen
con
sum
ido,
Sub
ida
del n
ivel
del
mar
equ
ival
ente
, mm
Tasa media de extracción 1900–2000 2000–2008km 3/a 9,8 25
2014.Santiago.162014.Santiago.16
Área 1980–1995 existentes usablesconsumo
hm3/aTiempo hasta
agotarse, años ComentariosAlmería 800 1100 750 50 15 (10–75)Murcia 2000 10000 7100 125 60 (10–80) desde 1985Alacant 1000 7000 6000 50 120 (10–400)Valencia 100 2500 200 15 130 (20–350)
Reservas consumidas Tasa de
Tasa de consumo de reservas de agua subterránea en el Levante español. Periodo 1980–1995DGOH–ITGE, 1997, estimaciones preliminares
Acuíferos españoles que en 1996 teníanproblemas de “sobreexplotación”DGOH–ITGE (1997)
2014.Santiago.172014.Santiago.17
m3 /
año
Explotación intensiva del agua subterránea con cons umo de reservas en España
Diminución de la ganancia del río Júcar por la explotación de l acuífero de La ManchaOriental (España).Datos MIMAM, 2000 (en Cabrera y Arregui)
hm
2014.Santiago.182014.Santiago.18
Cuenca del Segura. Intensidad de descenso
piezométrico
Evolución de los niveles piezométricos enalgunos de los acuíferos más intensamenteexplotados(Cabezas, 2001, García–Aróstegui, 2013)
Descensos piezométricos medios desde elinicio del control en los principales acuíferosintensamente explotados(PHS, 2013)
2014.Santiago.192014.Santiago.19
Aguas superficialesImportaciónAzarbesReutilizaciónAgua subterránea● renovable● no renovable
5004004080
240170
1330
Recursos disponibles, hm 3/a
Cuenca del Segura(Cabezas, 2011)
2014.Santiago.202014.Santiago.20
Levante español y CanariasUso del agua subterránea en el Levante español y Canarias(modificado de De Stephano et al., 2013)
hm 3/aÁrea España Júcar Segura CMA Canarias
Urbano 1500 320 ––– 140 125Riego agrícola (C) 5000 1180 450 377 210Industria 300 100 ––– 3 8Recreo 65 10 ––– 20 12Total subterráneo (A) 7000 1610 485 540 355Total de agua (B) 31500 3156 1850 1225 510A/B 0,22 0,51 0,26 0,44 0,70C/A 0,71 0,73 0,93 0,70 0,59
Uso y valor económico del agua subterránea agrícola(modificado de De Stephano et al., 2013)
Levante español
(modificado de De Stephano et al., 2013)
Principales cursos de agua ydesalinizadoras, acuíferos delLevante español
2014.Santiago.212014.Santiago.21
Área España Júcar Segura CMA CanariasSuperficie regada total, 10 3haSuperficie regada sub., 10 3ha
3345945
490160
20070
21085
2525
Uso total, hm 3/aUso sub., hm 3/a
120003220
1655535
800270
755310
170170
Valor, M€/a, para totalValor, M€/a, para sub.
153004730
2260410
1450585
24601385
340340
Uso sub. / total 0,31 0,18 0,40 0,56 1,0
Valor / superficie para el total €/ha 4600 4600 7200 11700 136 00
Valor / superficie para sub. €/ha 5000 2600 8400 16300 13600
Valor / uso para el total €/m 3 1,3 1,4 1,8 3,3 2,0Valor / uso para sub. €/m 3 1,5 0,8 2,2 4,5 2,0Dotaciones para el total m 3/ha/a 3590 3380 4000 3600 6800Dotaciones para sub. m 3/ha/a 3410 3345 3860 3650 6800
Balances hídricos subterráneos
Tenerife
Década 1971–1980 1981–1990 1991–2000 2001–2005Entradas , hm 3/aRecarga 338 321 235 279Retornos de riego 93 55 38 27
TOTAL 431 376 273 306Salidas , hm 3/a
Evolución de los componentes delbalance hídrico subterráneo(ETITF, 2008)
Balances hídricos subterráneos
Año
Salidas , hm /aExtracciones 218 213 205 188Al mar 399 342 294 266
TOTAL 617 555 498 456–∆reservas 186 179 225 148
(PHTF, 2010)2014.Santiago.222014.Santiago.22
Representación idealizada de
Coste del agua subterránea � influye en su uso
Revolución silenciosa del agua subterránea para agr icultura
(Custodio, 2004)
Representación idealizada de
● producción agrícola● consumo de agua● valor del cultivo
Planos sombreados: superficies de
igual relacióncoste del aguavalor de la cosecha
2014.Santiago.232014.Santiago.23
Si coste del agua es bajo � demanda imparable
Coste del agua subterránea � influye en su uso
Evolución del coste del agua subterránea según hayacontrol estricto o libre acción.No es aplicable el efecto Gisser–Sánchez
2014.Santiago.242014.Santiago.24
Evolución esperable de la política del agua subterr ánea en países áridos y semiáridos
Llamas y Martínez–Santos, 2006 2014.Santiago.252014.Santiago.25
Consideraciones socio–económicas
directos � monetizablesEfectos indirectos � monetizables o no
intangibles � no monetizables
Efectos primarios sobre
Efectos secundarios sobre
propios usuarios � directosciclo hidrológico � directos e indirectos
balance salinocalidad del aguavulnerabilidad a la contaminación
territorio subsidencia y colapsosencharcamiento e inundación
en general indirectos (externalidades)
uso de otros recursos � directos e indirectossobre empleo � indirectos
hábitos y costumbres � en general intangibles
Explotación del agua subterránea � puede proporcionar grandes beneficios� supone costes
privativossociales
valorcoste de puesta a disposicióncoste de oportunidadprecio
B: Beneficio Para el usuario B directos > C directosC: Costes Para la sociedad B totales > C totales
Agua subterránea tiene
2014.Santiago.262014.Santiago.26
Valor del agua subterránea
● uso humano insubstituible● contribución al bienestar
● servicios y funciones que proporciona en la Natural eza
● en si misma
● como factor de producciónagrícolaindustrialurbanaturística
Valor social por
Valor económico
Valores intangibles
de oportunidadalternativos
turística
socialeconómico
cantidad momentocalidad lugar
Valores intangibles
ValorUso
Compatibilizar valor
Garantizar la función social y como derecho humano e n
Agua subterránea es susceptible de mercado � con limitaciones y control
● es sujeto de planificación y gestión� ● tiene profundas implicaciones éticas y morales
● muestra aspectos diversos según cultura y costumbre s2014.Santiago.272014.Santiago.27
Reglas de los sistemas políticos para Reglas = elementos orientados a● resolver conflictos entre actores● adoptar decisiones
● adecuado funcionamiento de las instituciones● aceptación por el público
● lograr consenso a través de modos democráticos
● Es responsabilidad gubernamental
punto de vista participativoque obligue a las partes
punto de vista de la legitimidad
punto de vista legal
● administración● procedimientos
Gobernanza del agua y del agua subterránea
● Es responsabilidad gubernamental
● Contar con con
● Considerarprincipios éticos / moralestradiciones / costumbres locales
directosindirectos
usuarios
Sociedad Civil
participacióncooperacióncorresponsabilidad
Es necesaria porque el Agua es
insubstituiblerecurso escaso endegradablenecesaria para
medio ambientegeneraciones venideras
calidadcalidad
Muy relacionada con la gestión / manejo 2014.Santiago.282014.Santiago.28
● Agua superficial● Agua subterránea incluyendo● Agua subterránea profunda
● Agua subterránea salina �
● problema de salmueras residuales
Recursos de agua a integrar
desalobracióndesalinización
manantialescaudal de base de ríos
● Agua regenerada
● Agua importada física● Agua exportada virtual
según tratamientoa veces desaladorada
disponibilidadcalidad
2014.Santiago.292014.Santiago.29
Garantía de ?
Planificación del agua y del agua subterránea
Crear un marco para los recursos de agua plazo
Dentro de un marco normativo
importantes implicaciones económicas y socialesEs necesaria por largo tiempo para realizar obras y modific aciones
muy lenta evolución de los recursos de agua subterr ánea
ordenardisponer
a mediolargo
Ley / Reglamentos de AguasDirectiva Marco del Agua europea
Integrar
Participar
Aspectos
representantes de los usuarios, en sentido latoSociedad Civil
conocercambio climático observar
Considerar cambio global adecuadamente para prep ararsecambios sociales adaptarse
mitigar efectos
como guíacomo ley que crea derechos
todos los recursos de agua otros recursos concurrentes (energía, territorio, …)
2014
.San
tiago
.30
2014
.San
tiago
.30
Gestión del agua y del agua subterránea
Hacer diligencias conducentes al logro de un propós itoLlevar a cabo las actuaciones necesarias para cubri r determinados objetivos generales
● dentro de cauces definidos, ordenados y reglamentad os (planificación)● por organismos / entidades con capacidad y autorida d para hacerlo● para dar servicio a los ciudadanos
● con de los que coparticipación tienen algún interéscorresponsabilidad sufren algún efecto
integrada generalAspectos
principios de bajo principios éticos y morales
Visión
Considerar las características del agua subterránea
capacidad de integracióngran almacenamiento asociadorespuesta lentaposibles problemas de salinidad
a corto plazo � para el servicioa medio y largo plazo � según planificación
igualdadsolidaridadsubsidiariedadprecauciónparticipación
ConsiderarAplicar
integrada generalsectorial local
2014.Santiago.312014.Santiago.31
Usuarios de agua subterránea
Son todos aquellos las aguas subterráneas
● explotadores● destinatarios del agua● ambientalistas● población potencialmente afectada● usuarios de otros recursos afectables
con intereses en afectados por
Frecuente gran peso de los regantes
Se requiere que los usuarios se organicen para● tener representación adecuada● aceptar corresponsabilidades● realizar parte de las tareas de gestión / vigilancia / observación● aportar recursos financieros / humanos● proporcionar información veraz y actualizada● autocontrolarse
Los usuarios tiene en general intereses
� pueden no corresponderse con los generales � Ente coordinador
localesa corto plazo
2014.Santiago.322014.Santiago.32
Aspectos éticos y morales del uso intensivo y miner o de las aguas subterráneas
Ética � conformidad con el comportamiento humano que se con sidera buenoMoral � conformidad con principios trascendentes / religios os (de relación con Dios)
El agua subterránea es necesaria para:● funciones y servicios de la naturaleza � beneficios a la sociedad● generación actual y para las futuras
Su degradación y contaminación puede ser prácticame nte irreversible
El consumo continuado de reservas debe contemplarse en el contexto● de beneficios sociales > costes sociales a largo plazo● con tasa de descuento éticamente aceptables
Las modificaciones del ciclo del agua tiene costes a terceros● compensarlos● considerar daños desproporcionados
2014.Santiago.332014.Santiago.33
● poca experiencia acumulada de su gobernanza● requiere intención y medios para gestionar● respuestas pueden ser lentas y diferidas � visión a medio / largo plazo● susceptible de uso minero (consumo de reservas)● no está en la mente de los usuarios y gestores● el agua tiene valor en el acuífero● considerar economía y comercio � con limitaciones● plantea retos sociales y ecológicos nuevos● tiene vinculaciones territoriales y energéticas● hay importantes aspectos éticos y morales● el agua salobre y salina subterránea puede ser un r ecurso
A modo de conclusiones sobre el uso intensivo y minero de las aguas subterráneas
● el agua salobre y salina subterránea puede ser un r ecurso● nuevos paradigmas � nuevas soluciones
Foto: NASA 2014.Santiago.342014.Santiago.34