Sully Gómez - Aguas subterráneas en zonas de montaña y trazadores ambientales

Portada

Aguas subterráneas

en zonas de montaña

y trazadores ambientales

Sully Gómez Isidro

Universidad Industrial de Santander

Facultad de Ingeniería Fisicomecánicas

Escuela de Ingeniería Civil

Bucaramanga, 2014

Página legal

Aguas subterráneas en zonas de montaña y trazadores ambientales

Sully Gómez Isidro

Profesora, Universidad Industrial de Santander

Diseño y diagramación:

Juan Camilo González Rueda

© Universidad Industrial de Santander

Reservados todos los derechos

ISBN: 978-958-8956-85-5

Primera edición: diciembre de 2014

Diseño, diagramación e impresión:

División de Publicaciones UIS

Carrera 27 calle 9, ciudad universitaria

Bucaramanga, Colombia

Tel.: (7) 6344000, ext. 1602

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por cualquier medio, sin autorización escrita de la UIS.

Impreso en Colombia

Introducción

La disponibilidad de agua para abastecimiento de actividades humanas disminuye constantemente debido al efecto negativo que tiene el desarrollo del hombre sobre la naturaleza, cuyas consecuencias ha logrado afectar el clima del planeta y la varaibilidad de las componentes del ciclo hidrológico. Los países con importantes riquezas hídricas están localizados en la zona ecuatorial donde converge la humedad del planeta; algunos de estos países con importantes reservas estimadas durante el siglo XX, observan una disminución y contaminación acelerada de sus aguas desde el inicio del siglo XXI, con pocas esperanzas de mejorar el panorama, a menos que el hombre pueda hacer cambios culturales y técnicos importantes hacia la preservación de sus recursos hídricos. Colombia es uno de esos países y ha pasado de ocupar el cuarto lugar en riqueza hídrica a ocupar el lugar veinticuatroavo.

Los recursos de aguas superficiales y subterráneas se encuentran íntimamente ligados, condición que debe ser tenida en cuenta para llevar a cabo medidas de preservación del recurso. En países como Colombia la reserva del agua subterránea equivale a cerca del 70% del agua disponible y la demanda de agua no coincide espacialmente con la oferta, aproximaciones que pueden ser similares en otros países andinos. La concentración de la población sin planificación acelera los procesos de degradación y empobrecimiento de la regulación natural de las aguas, lo que causa periodos de sequías más prolongados e inundaciones y avalanchas más recurrentes. Al mismo tiempo la concentración de la población exige mayores volúmenes de agua que deben ser atendidos con las reservas disponibles.

Los flujos de las aguas superficiales y subterráneas en zonas de cordilleras montañosas transcurren desde cumbres o altiplanos localizados a mayores alturas donde ellas se originan debido a la escorrentía generada por la lluvia, a almacenamientos en cuerpos de agua (humedales), almacenamientos en acuíferos o al deshielo de los glaciares, siendo el agua parte fundamental de los ricos ecosistemas presentes en páramos y montañas. El agua superficial aprovecha las altas pendientes de las zonas de montaña, aledañas a altiplanos y páramos, en áreas cercanas a sus nacimientos u origen, para viajar rápidamente a lo largo de un sinnúmero de cauces hacia terrenos de menores alturas y alcanzar zonas de pendientes moderadas a través de algunos cauces, hasta finalmente alcanzar zonas de bajas a muy bajas pendientes en las llamadas llanuras de inundación, formando grandes cauces que llevan el agua hasta el mar. Las llamadas aguas superficiales se caracterizan por viajar sobre el terreno impulsadas por la fuerza de la gravedad, con velocidades definidas principalmente por la pendiente del terreno y el área de flujo de sus cauces.

Al contrario, el agua subterránea aunque puede compartir el mismo origen que el agua superficial y mantener una relación estrecha con ella, presenta otras particularidades. Desde la zona de origen, ella se esconde o se infiltra entre los poros y grietas de las rocas, pero no escapa de hacer el viaje desde las cumbres hacia zonas más bajas, también debido a la fuerza de la gravedad, solo que en este caso se verá obligada a recorrer caminos más intrincados, menos expeditos. Una parte del agua subterránea encontrará barreras (cambios de porosidad) y se verá obligada a salir a la superficie y formar parte del agua superficial, otra parte puede llegar a alimentar el flujo base de los ríos y ser captada por las bocatomas que construye el hombre. Otra parte continuará su viaje escondida dentro de los poros de las rocas y es posible que a través de esas grietas gane profundidad y se separe definitivamente de su amigo superficial, para ir a recargar acuíferos localizados en zonas altas, intermedias o en las llamadas llanuras o formaciones aluviales localizadas en topografías más bajas. En este caso la recarga de larga distancia puede aportar una fuerza adicional debido a la presión hidrostática sobre los acuíferos localizados a menores alturas generando acuíferos confinados. Los acuíferos se pueden encontrar en distintos niveles de alturas sobre el nivel del mar, en altiplanos, en ambientes de montaña, en llanuras; se requiere una conformación adecuada de capas o mantos geológicos que posean porosidad y además que exista una recarga de agua. No se puede olvidar que el agua por ser un fluido, tiene la capacidad de transportar iones que obtiene al interactuar con la roca, también puede transportar sustancias contaminantes que encuentra en su camino o sustancias que llegan a ella debido a derrames o infiltraciones, alterando su calidad natural.

El hecho de compartir las aguas superficiales y las aguas subterráneas el mismo origen (el agua lluvia que las originó) permite aplicar técnicas de seguimiento de su trayectoria, como el uso de los isótopos estables del agua, llamados trazadores ambientales. La aplicación de estas técnicas permite conocer el origen de las aguas. En términos hidrogeológicos, el origen del agua subterránea corresponde a las zonas donde se infiltra el agua que recarga a los acuíferos, se incluye el flujo base que alimenta a los ríos y es aportado por los acuíferos en contacto con estos. Al flujo base de los ríos se le da un tratamiento especial en este libro, por ser el flujo que aporta el agua al hombre para su sostenimiento en épocas secas, en lugares donde los acueductos se abastecen con bocatomas. Si el hombre logra identificar las zonas de recarga, también puede preservar el recurso hídrico, suyo y de sus hijos. El desconocimiento de las zonas de recarga llevará inevitablemente al deterioro de las fuentes de agua.

Los isótopos estables del agua son técnicas ampliamente utilizadas en el mundo, su aplicación se fundamenta en los valores isotópicos de las aguas lluvias, aguas de ríos y aguas subterráneas, valores que dan información de los procesos físico-químicos que el agua sufre a lo largo del ciclo hidrológico. Para aplicar estas técnicas se requiere realizar muestreos de aguas que cumplan protocolos adecuados a las condiciones regionales. Si bien los protocolos deben ser seguidos en campañas de campo que se realizan en todo el mundo, los ambientes de montaña ofrecen algunas particularidades que se tratarán aquí. Sin embargo, los conceptos, criterios de calidad y formularios presentados también pueden ser utilizados en campañas de muestreo en otros ambientes.