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INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERÍA Y ARQUITECTURA

ING. OMAR URIBE HERNÁNDEZ 1 ESIA ZACATENCO

RECURSOS HIDRICOS EN REGIONES

HIDROLÓGICAS ÍNDICE PARTICULAR

INTRODUCCIÓN 1 RECURSOS HÍDRICOS MUNDIALES 2 CAPTACIÓN DE AGUA 3 CAPTACIÓN IN SITU DE AGUA DE LLUVIA 4 CAPTACIÓN Y APROVECHAMIENTO DE AGUA DE LLUVIA 5 CUENCAS HIDROLÓGICAS 6 REGIONES HIDROLÓGICAS 7 UBICACIÓN ESTRATÉGICA DE LA REPRESA DE CAPTACIÓN

Y RETENCIÓN DE AZOLVES.

8 CONCLUSIONES 9 REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS



ÍNDICE GENERAL

1 RECURSOS HÍDRICOS MUNDIALES 1.1 EL CICLO HIDROLÓGICO 1.2 EL RECURSO DEL AGUA. 1.3 EL RECURSO AGUA SUBTERRÁNEA. 1.3.1 EL AGUA SUBTERRÁNEA EN EL CICLO HIDROLÓGICO 1.4 PROPIEDADES DE LOS ACUÍFEROS Y FLUJO DE AGUA

SUBTERRÁNEA

1.5 POTENCIALIDAD Y DISPONIBILIDAD DEL RECURSO HÍDRICO SUBTERRÁNEO

1.6 MODELOS DE SIMULACIÓN DE FLUJO DE AGUA SUBTERRÁNEA

2 CAPTACIÓN DE AGUA 2.1 ANTECEDENTES 2.2 MÉTODOS DE CAPTACIÓN 3 CAPTACIÓN IN SITU DE AGUA DE LLUVIA 3.1 GENERALIDADES 3.1.1 PRECIPITACIÓN PLUVIAL 3.2 SISTEMAS DE CAPTACIÓN IN SITU DEL AGUA DE LLUVIA 3.3 ACONDICIONAMIENTO DEL ÁREA DE ESCURRIMIENTO (AE) 3.4 COEFICIENTE DE ESCURRIMIENTO 4 CAPTACIÓN Y APROVECHAMIENTO DE AGUA DE LLUVIA 4.1 HISTORIA Y PERSPECTIVA 4.2 TERMINOLOGÍA Y CLASIFICACIÓN 5 CUENCAS HIDROLÓGICAS 5.1 DEFINICIÓN DE LAS CUENCAS Y MAGNITUD DE LA MISMA 5.2 CARACTERÍSTICAS FISIOGRÁFICAS 5.2.1 FORMA Y SUPERFICIE 5.2.2 PENDIENTE DE LA CUENCA 5.2.3 ELEVACIÓN DE LA CUENCA 5.2.4 CURVA HIPSOMÉTRICA DE LA CUENCA 5.3 REPRESENTACIÓN DE LA CUENCA 5.4 SUELO 5.5 VEGETACIÓN 6 REGIONES HIDROLÓGICAS 6.1 UBICACIÓN MUNDIAL DE LA REPÚBLICA MEXICANA. 6.2 ZONAS HIDRÁULICAS 6.2.1 ZONA PACÍFICO, NORTE Y CENTRO 6.2.2 ZONA NORTE 6.2.3 ZONA CENTRO 6.2.4 ZONA GOLFO Y SURESTE 6.3 POTENCIAL HIDROLÓGICO NACIONAL 6.4 ALMACENAMIENTOS 6.5 INFRAESTRUCTURA HIDRÁULICA 7 UBICACIÓN ESTRATÉGICA DE LA REPRESA DE CAPTACIÓN Y

RETENCIÓN DE AZOLVES.

7.1 RESULTADOS 7.2 TIPOS DE ESTRUCTURAS



7.2.1 TIPO A. CORTINAS DE FERRO CEMENTO 7.2.2 TIPO B. GAVIONES PARA RETENCIÓN DE AZOLVES 7.2.3 TIPO B´. REPRESAS FILTRANTES DE PIEDRA, COSTALES DE

ARENA Y ESTACAS

7.2.4 TIPO C. CABECEO DE CÁRCAVAS 7.3 CONCLUSIONES 9 CONCLUSIONES

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INTRODUCCIÓN CAPITULO I El agua es uno de los recursos fundamentales para la vida en la tierra, siendo el componente básico de los ciclos ecológicos. La cuestión de la disponibilidad de agua para el consumo humano en el mundo, es un tema que hoy provoca discusión, aunque existe unanimidad en cuanto a la necesidad de su gestión y racionalización. El vertiginoso crecimiento de las actividades humanas, acompañado por el crecimiento poblacional, por el consumo para la producción de bienes y por la contaminación generada, ha comprometido la disponibilidad de ese recurso. El agua dulce es considerada un recurso renovable, su formación y renovación está regida por el ciclo hidrológico y las condiciones fisiográficas, que a su vez distribuye el agua de forma irregular en toda la superficie terrestre. La escasez de agua dulce es un factor limitante para el desarrollo regional, pudiendo ser de origen natural, donde las condiciones fisiográficas limitan la disponibilidad del recurso, o ser provocada por el hombre, por sus actividades y por la densidad poblacional. La escasez de agua dulce por actividades humanas es provocada por los índices de consumo (cantidad), fundamentalmente por la degradación de la calidad del agua dulce debido a la contaminación. Las principales causas de esta escasez son: el problema de la contaminación de ríos y manantiales de aguas superficiales y subterráneas, la contaminación del agua, por actividades agropecuarias en zonas rurales, y principalmente en grandes centros urbanos, con la disposición natura de los desechos domésticos, la ocupación desordenada por la disposición de efluentes de la industria, basuras, etc. así como por el consumo indiscriminado. Esta escasez ha llevado a la discusión, a la reelaboración y acción de planes de gestión de los recursos hídricos, englobando no sólo a los órganos públicos (alcaldía/estado/ gobierno federal), sino también a la comunidad representada por los usuarios del agua: las industrias, las actividades agropecuarias y los ciudadanos. En la conferencia de Mar del Plata (1977 en Heathcote 1998) fueron elaboradas grandes líneas para la gestión del agua, que en síntesis serían: 1) la necesidad de que cada país tuviese un estatuto nacional sobre el uso, la gestión y conservación del agua para la implementación de una política y un plan de uso del agua; 2) una



institución responsable de la investigación, desarrollo y gestión de los recursos hídricos; 3) la elaboración y mantenimiento de una base legal de estructuras administrativas para la gestión y planificación; 4) esfuerzos para que haya una participación efectiva de usuarios y autoridades en la toma de decisiones. Los resultados de la Conferencia de Río, claramente apuntan a la necesidad de gestión de sistemas, no solamente de algunos de sus componentes. En vistas de esa tendencia, los recursos hídricos tienen como unidad de gestión la cuenca hidrográfica (watershed management), entendido como un sistema integrado, hoy de consenso mundial. La gestión de cuencas también debe ser multiparticipativa, donde en las decisiones de acción deben estar incluidos todos los interesados, la comunidad (ciudadanos, empresas, organizaciones no gubernamentales, etc.) y los tomadores de decisiones (órganos públicos municipales, estatales, federales). El estudio del agua subterránea, que en este trabajo lo mostramos con mayor detalle, tiene por objetivo presentar los principios básicos que rigen esa área del conocimiento científico, suministrando las bases para la planificación y la gestión de este recurso hídrico. La Hidrogeología puede ser definida como “el estudio de las leyes que gobiernan el movimiento de las aguas subterráneas, las interacciones mecánicas, físicas y termales de esa agua con el sólido poroso y el transporte de la energía, constituyentes químicos y materia particulada por el flujo”. Actualmente la hidrogeología es una ciencia amplia que comprende varios enfoques. Fetter (1994), divide el trabajo del hidrogeólogo en tres campos: investigación, resolviendo problemas referentes al abastecimiento y control del agua para consumo y resolviendo problemas de contaminación del agua subterránea. Se puede dividir en dos partes, el primero aborda los conceptos fundamentales de la hidrogeología, su participación en el ciclo hidrológico, la dinámica física y química y sus principios y técnicas de análisis. En la segunda parte, el agua subterránea es evaluada como recurso hídrico, donde son presentados los estudios dirigidos hacia la gestión del recurso, tales como el análisis de su potencialidad, disponibilidad y calidad, así como los métodos de abordar los mismos.



CAPITULO II A través de la historia, el hombre ha necesitado de un suministro adecuado de agua para su alimentación, seguridad y bienestar. El agua es una necesidad universal y es el principal factor limitante para la existencia de la vida humana. La destrucción de las cuencas naturales hidrográficas ha causado una crítica escasez de la misma, afectando extensas áreas y poblaciones. Sin embargo, a través de la tecnología conocida como captación ("cosecha") del agua, granjas y comunidades pueden asegurar el abastecimiento del agua para uso doméstico y agrícola. El desarrollo y la modernidad ha hecho que la población tan dependiente de las comodidades crezca en forma desmedida y con esto la demanda de agua, lo cual ha traído como consecuencia el agotamiento de ríos, lagos y mantos acuíferos además de la contaminación ambiental y fenómenos naturales como la erosión, que arrastra basura y todo tipo de contaminantes, hacia los cuerpos de agua, sedimentos hacia las partes más bajas concentrando las sales y otros contaminantes, por todo esto es necesario retomar las prácticas de nuestros ancestros. No obstante y a pesar de las advertencias de algunos investigadores no se ha logrado concientizar a la población de la urgente necesidad de ahorrar agua y evitar su desperdicio CAPITULO III La escasez del agua de lluvia y su mala distribución, provocan en la República Mexicana grandes áreas con temporales deficientes. Aunado a esto, cada año aumentan las áreas con problemas de erosión en diferentes grados y que entre otras causas, es debido al mal manejo del agua de lluvia. Ante estos problemas de falta de agua y la constante erosión de los suelos, es conveniente considerar algunos aspectos relacionados con el mejor aprovechamiento de la precipitación pluvial, situación que se obtiene con algunos sistemas de captación in situ del agua de lluvia, mismos que llevan implícitas técnicas que además de aprovechar mejor la lluvia (porque aumenta la cantidad de agua disponible para las plantas), siguen prácticas que ayudan a conservar el suelo, con los consiguientes beneficios. Para establecer un sistema de captación in situ del agua de lluvia, es necesario obtener información sobre algunos factores de suma importancia para estos sistemas, tales como: la cantidad y



distribución de la lluvia en el año, la capacidad de almacenamiento de agua por el suelo, las necesidades hídricas de cultivo que se ha seleccionado para la zona donde se trabaje y, finalmente, con qué recursos se cuenta para establecer los diferentes sistemas de captación in situ que mejor pueden adaptarse a las condiciones del área de trabajo. Se puede decir entonces, que reuniendo la información antes señalada se estará en capacidad: primero, de saber si es necesario establecer un sistema de captación in situ; y segundo, de elegir el sistema que se considere adecuado. CAPITULO IV Debido a la complejidad de los procesos naturales que intervienen en los fenómenos hidrológicos, es difícil examinarlos mediante un razonamiento deductivo riguroso. No siempre es aplicable la ley física fundamental para determinar los resultados hidrológicos esperados. En general cada problema hidrológico es único y las conclusiones no pueden interpolarse o trasladarse a otro problema. Esto ha ocasionado que muchas veces se juzgue un método de cálculo en forma equivocada, al no tenerse en cuenta sus limitaciones en cuento a lo aplicable. Conviene establecer primero la bondad del método, aunque el problema por analizar no tenga las mismas condiciones para las cuales fue deducido, puede proporcionar un resultado cualitativo de gran utilidad, cuando se sabe interpretar. En el análisis de las características fisiográficas de una cuenca la cual es de importancia fundamental en el proceso del escurrimiento. La cuenca de drenaje de una corriente es el área que contribuye al escurrimiento y que proporciona parte o el flujo total de la corriente principal y sus tributarios. Esta definición es compatible con el hecho de que la frontera de una cuenca de drenaje y su correspondiente cuenca de agua subterránea no necesariamente tiene la misma proyección horizontal. La cuenca de una corriente está limitada por su parteaguas, que es una línea imaginaria que divide a las cuencas adyacentes y distribuye el escurrimiento originado por la precipitación que en cada sistema de corrientes fluye hacia el punto de salida de la cuenca. Para una cuenca pequeña la forma y cantidad de escurrimiento están infundidas principalmente por las condiciones físicas del suelo, por lo



tanto, el estudio hidrológico debe enfocarse con más atención a la cuenca misma. Para una cuenca muy grande, el efecto de almacenaje del cauce es muy importante, por lo cual deberá dársele atención. El escurrimiento del agua en una cuenca depende de diversos factores, siendo uno de los más importantes las características fisiográficas de la cuenca, entre esas pueden mencionar principalmente: su área, pendiente características del cauce principal, como son longitud y pendiente, elevación de la cuenca y red de drenaje. CAPITULO V En el aprovechamiento de los recursos hidráulicos, la cuenca hidrológica resulta la unidad de plantación más adecuada, ya que dentro de ella es posible tomar en cuenta todos los efectos que pueden causar las acciones tendientes al aprovechamiento del agua. Por ello para efectuar el análisis, se ha dividido al país en 14 regiones tomando como base la división de por cuencas hidrológicas, de manera que cada una de estas regiones se forma pro la cuenca de un río importante o por varias cuencas homogéneas de segunda importancia. En las regiones así definidas, el agua es el elemento integrador de los análisis, por que las diferentes actividades económicas que se generan en ellas se afectan entre si, de acuerdo al uso que hacen del agua y de las obras que se construyen para su manejo. Las regiones se integran en cuatro zonas: Pacifico Norte y Centro, Norte, Centro, Golfo y Sureste. El aumento de las demandas de agua provocada por las crecientes necesidades creara nuevos conflictos entre los diferentes usos del agua y agravará los ya existentes, Esta problemática requiere de acciones que permitan el manejo integral del agua. CAPITULO VI En las zonas áridas y semiáridas, las lluvias son escasas y de frecuencia irregular. Las lluvias intensas, que se producen particularmente en zonas tropicales, ocasionan grandes escorrentías eventuales que causan inundaciones y erosión sobre las tierras casi desprovistas de vegetación que atenúe estos efectos. Las recientes sequías ocurridas en diversas partes del mundo han destacado los riesgos para seres humanos y animales en las zonas rurales.



La agricultura bajo riego está limitada en las regiones áridas y semiáridas por la escasa disponibilidad de recursos hídricos y por la factibilidad económica de la sobras, muchas vece costosas. En América Latina y el Caribe, sólo el 10% de la agricultura cuenta con sistemas de riego. Los sistemas de captación de lluvia son útiles, por lo tanto, para las mayores extensiones agrícolas, ganaderas y forestales de las regiones áridas y semiáridas de la Región. La circunstancia de que las prácticas y obras de captación de agua de lluvia sean poco costosas, las hace asequibles a los productores rurales de bajos ingresos que predominan en la agricultura de secano de las zonas semiáridas de la Región. Por ese motivo el aumento de rendimientos que pueden generar estas prácticas, debe considerarse no sólo como un medio realista y práctico para obtener el aumento de producción, sino también para lograr el alivio de la pobreza de los productores rurales de esas zonas. A pesar de estas ventajas, las técnicas de captación de lluvia están poco extendidas entre los productores. La captación de agua de lluvia es considerada como la recolección o cosecha de la escorrentía superficial. Las prácticas de captación de lluvia además disminuyen el riesgo de erosión al disminuir la escorrentía libre del agua sobre las tierras. Lamentablemente aún no se dispone de información suficiente, sobre el efecto de la captación de agua sobre el aumento de la producción, sobre la adopción de las técnicas en la región de América Latina y el Caribe ni de otras regiones. CAPITULO VII El planteamiento sobre la ubicación estratégica de represas, adquiere gran importancia en la captación y uso del agua de lluvia para la irrigación minifundista en micro cuencas hidrográficas. Estas pueden proyectarse estratégicamente, a partir de pequeñas estructuras de almacenamiento en corrientes superficiales, así como el control de torrenteras y retención de azolves para impulsar sistemas de producción, asociados a los planes manejo integrado de los recursos agua, suelo y sistemas productivos, con el fin de mejorar la productividad en micro cuencas con aprovechamiento agropecuario y forestal que sustente el empleo duradero y mitigue la pobreza rural. Este enfoque es fundamental en el aprovechamiento del recurso hídrico, en la protección de las tierras agrícolas y las de agostaderos, así como en la protección y aprovechamiento de especies forestales, con especial interés en los bosques y selvas degradados, para condiciones climáticas templadas sub. húmedas y húmedas tropicales



del país donde la degradación y la pobreza es lacerante y la gente requiere alternativas para el sustento en las comunidades.



1. RECURSOS HÍDRICOS MUNDIALES 1.1 EL CICLO HIDROLÓGICO El ciclo hidrológico es el responsable de la distribución del agua y de su renovabilidad. En síntesis, el ciclo comienza por el movimiento del agua en sus diversos estados físicos: ella es evaporada por los océanos y se mueve a través de la atmósfera. El agua después se condensa y cae en forma líquida en el océano, en el continente o revaporiza sin llegar a la tierra o el mar. La precipitación que llega al continente hace varias trayectorias del ciclo hidrológico. Una parte se condensa en estado sólido y forma los glaciares, o precipita en forma de nieve, o la lluvia y/o deshielo se escurre y forma un canal de drenaje. El canal de drenaje formará ríos, lagos, etc. y esos cursos de agua podrán llegar hasta el mar reiniciando el ciclo, o evaporarse, volviendo el agua a la atmósfera. Si la superficie del suelo es porosa, el agua penetra en el suelo a través de la infiltración. El agua infiltrada podrá volver a la atmósfera por la transpiración de las plantas, penetrar en el suelo y salir para un curso de agua (tales como manantiales, lagos, por ejemplo), como también infiltrarse hasta llegar al agua subterránea. En esa zona saturada, el agua podrá moverse hasta llegar al área de descarga, que podrá ser el océano nuevamente reiniciando el ciclo. La figura 1 presenta el ciclo hidrológico clásico.

Figura 1. El Ciclo Hidrológico

En las áreas urbanas el ciclo hidrológico sufre muchas interferencias en su recorrido, como la impermeabilización de los suelos, pérdida de de agua por el alcantarillado, evaporación de las aguas por las



industrias, etc. Los procesos principales del ciclo hidrológico son la evaporación, condensación, evapotranspiración, precipitación y corrientes superficiales. La Evaporación, el proceso físico del pasaje del agua del estado líquido al gaseoso, ocurre continuamente, absorbiendo 590 calorías de la superficie sujeta a la evaporación por gramo de agua por metro cúbico del aire. La evaporación continúa hasta que el aire se satura de humedad medida en humedad absoluta (masa de aire en número de gramos de agua por metro cúbico del aire). El valor máximo de humedad del aire, a una cierta temperatura, alcanza la humedad de saturación que es directamente proporcional a la temperatura del aire. La humedad relativa para una masa de aire se define como la razón porcentual de la humedad absoluta por la humedad de saturación, por la temperatura de la masa de aire. La Condensación ocurre cuando la masa de aire no consigue soportar más su humedad, la masa se enfría y la humedad de saturación cae. Si el valor de la humedad absoluta permanece constante, la humedad relativa crece. Cuando ese valor alcanza 100 %, algún re-enfriamiento podrá traer como resultado la condensación. El punto de rocío para una masa de aire es la temperatura en la cual comienza la condensación. La Transpiración es el proceso por el cual las plantas continuamente captan agua del suelo y la lanzan hacia la atmósfera. Ese proceso es función de la densidad y del tamaño de la vegetación. La Evapotranspiración es un término introducido que trata los procesos de evaporación y transpiración conjuntamente, una vez que bajo condiciones de campo no es posible separar totalmente la evaporación de la transpiración. Thornthwaite define un valor máximo para las pérdidas de agua en un ecosistema por evapotranspiración, denominado Evapotranspiración Potencial. Las pérdidas en su mayoría ocurren en los meses de verano con menor o ninguna pérdida en el invierno. El término Evapotranspiración Real es utilizado para describir la cantidad de evapotranspiración que ocurre bajo condiciones de campo, la Evapotranspiración Real puede ser estimada por la diferencia entre la precipitación y la evapotranspiración potencial. Si el resultado de la diferencia entre la precipitación y evapotranspiración potencial fuera mayor que cero, la evapotranspiración real es igual a la potencial, en el caso que el valor de esa diferencia fuera negativa, la evapotranspiración real es igual a la precipitación. Las Corrientes Superficiales, se define conceptualmente cuando el valor de la precipitación sobrepasa la capacidad de infiltración de un



determinado suelo, y parte del agua o su totalidad permanece en la superficie del suelo. La precipitación de lluvia es importante porque rellena los acuíferos y provee de sistemas naturales de cuencas y canales de irrigación. Los promedios de precipitaciones en el mundo varían entre las distintas regiones. Las áreas que reciben menos de 250 mm de lluvia al año se consideran desiertos, mientras que las que reciben más de 2.000 mm son ecuatoriales o tropicales. La precipitación media o promedio se determina por la altura alcanzada por el agua caída sobre una superficie plana y se mide con un pluviómetro. Al alcanzar el suelo, puede infiltrase en suelos permeables que poseen una capacidad finita de absorber agua. Cuando el suelo está seco, la capacidad de infiltración es alta, y a medida que el suelo se humedece, esa capacidad decrece hasta alcanzar un valor más o menos constante, o de equilibrio. Si el índice de precipitación en esas condiciones, es mayor que ese equilibrio, el agua permanece en la superficie del suelo iniciando el proceso de corrientes, que fluye por la acción de la gravedad de las partes más altas hacia las más bajas. El agua que se infiltra y que alcanza el nivel freático será almacenada en el reservorio de agua subterránea, que posee un movimiento constante. Para los estudios del ciclo hidrológico en el continente, la cuenca hidrográfica es la unidad de estudio de la ciencia hidrológica. Se define como la ecuación hidrológica que sigue a la ley de conservación de las masas, demostrada simplificadamente por la ecuación 1. Entrada ± salida = Cambios en el Almacenamiento (Ecuación 1). Las entradas de agua pueden ser: precipitación, escorrentía superficial, flujo de agua subterránea que entra en la cuenca, importación superficial de agua. Las salidas son: evapotranspiración, evaporación de los cuerpos de agua, escurrimientos de aguas superficiales, salida de aguas subterráneas y exportación artificial del agua. Los cambios pueden ser: agua de drenaje, ríos, lagos y represas, humedad del suelo en la zona vadosa, almacenamiento temporáneo, irrigación, entre otras. Las aguas también pueden provenir de magmas situados a grandes profundidades de la corteza terrestre. Esas aguas magmáticas pueden alcanzar la superficie de la tierra y ser incluidas en el ciclo hidrológico.



1.2 EL RECURSO AGUA El agua es distribuida irregularmente en toda la Tierra, debido a los diversos factores físicos que influyen en esa distribución. El patrón de precipitaciones en todo el mundo es causado por la circulación de la atmósfera que distribuye la humedad y la energía (UNESCO, 1997). La mayor abundancia de lluvias se presenta en las regiones intertropicales y templadas de la Tierra. En la tabla 1, Rebouças, Braga y Tundisi (1999) presentan los flujos de agua por regiones climáticas (Km2/año) a nivel global, demostrando la irregularidad de la distribución natural de las precipitaciones y consecuentemente en la disponibilidad del agua en las diversas regiones de la Tierra. Tabla 1. Flujos de agua por regiones climáticas (Km2/año)

Zonas Climáticas Precipitación Evapotranspiración Escorrentía total Escorrentía de los ríos de Base Zonas templadas (N y S) 49.000 27.800 21.200 (48%) 6.500 Zonas áridas y semi-áridas 7.000 6.200 800 (2%) 200 Zonas intertropicales 60.000 38.000 22.000 (50%) 6.300 Total (mundo) 116.000 72.000 44.000 (100%) 13.000

Fuente: Rebouças, Braga y Tundisi (1999)

En general los mayores valores de disponibilidad de agua se encuentran en la faja entre el Trópico de Cáncer y de Capricornio; sin embargo, la situación climática y, consecuentemente, la disponibilidad de agua de una región está relacionada con las condiciones fisiográficas. Las aguas subterráneas poseen sus mayores reservas en regiones húmedas, sin embargo, su mayor disponibilidad es también función de la capacidad de almacenamiento y transmisión de agua de las rocas reservorios. Las reservas de agua en el mundo poseen la siguiente distribución: 97.2 % del total de agua pertenecen a los océanos, seguidos por los glaciares (2.14 %). El agua subterránea corresponde a 0.61 % de ese total, las aguas superficiales 0.009%; la humedad del suelo (0.005%) y el agua de la atmósfera 0.001 %. El agua subterránea corresponde a 98% del agua potable disponible en la tierra. La Cuenca Hidrográfica está limitada por los divisores topográficos, y es el área donde los canales de corrientes de las aguas se dirigen



hacia un punto particular de descarga. En el caso del agua subterránea, se utiliza el concepto de cuencas de aguas subterráneas, definida como un área bajo la superficie donde el agua se mueve a un punto de descarga particular y está limitada por divisores de agua subterránea. Los hidrogramas de un curso principal de agua son gráficos que muestran la descarga de un río a un punto del área en función del tiempo. En ese punto, representan el resultado del comportamiento hidrológico de una cuenca hidrográfica. La separación de los componentes del hidrograma tiene como objetivo, definir los parámetros de corrientes básica, bajo superficie y superficial. La gestión de los recursos hídricos es un campo de la hidrología resultante de los problemas que vienen creciendo a lo largo de los años, relacionados a las causas del deterioro de los cuerpos de agua, que afectan el abastecimiento humano. La gestión de los recursos hídricos posee tres aspectos básicos: la legislación, las informaciones y los métodos o modelos de evaluación y decisión. El recurso hídrico para el consumo humano proveniente de los ríos y lagos se estima en 90 Km3, o 0.26 % de la reserva total de agua dulce del mundo. La renovabilidad del agua puede darse en 16 días (media de los ríos) y en el orden 8 días, para el agua en la atmósfera. Sin embargo, el período puede ser largo en los glaciales, aguas subterráneas, océanos y en los grandes lagos. En números estimados, un volumen equivalente a 505 Km3 se evapora anualmente de la superficie del océano, donde el 90% (458 Km3) retorna a los océanos en forma de precipitación y el 10% (50.5 Km3) cae en los continentes. En los continentes, 119 Km3 (o 1000 mm/año) de agua por año precipita de la atmósfera (contabilizadas 68.5 Km3 provenientes de precipitación local), donde 47 Km3 (35%) retorna a los océanos en forma de ríos, suelos y escorrentía glacial. Hay un total de 113 mm de precipitación media que cae en la superficie de la tierra, o el volumen de 577 Km3. Los ríos son la mayor fuente de agua dulce, utilizado extensivamente por la población humana. Los estudios de los recursos hídricos incluyen no solamente su evaluación en estado natural, sino también las interferencias que actúan en los procesos causados por las actividades humanas. A pesar de su característica de renovabilidad, los impactos causados por las actividades humanas afectan los regímenes de los ríos, su caudal medio anual y su calidad. Se definen factores que pueden ser combinados de acuerdo con la naturaleza y su efecto en los procesos hidrológicos en cuatro grupos:



1. Factores que principalmente afectan el flujo por los desvíos directos de agua de fuentes (red de drenaje, lagos, acuíferos, etc.), el uso de esos estoques y cursos y la descarga de agua en el sistema del río (aguas retiradas para irrigación, para usos industriales y municipales, abastecimiento de agua para la agricultura y desvío de cursos de ríos). 2. Factores que afectan el ciclo hidrológico y el recurso hídrico como resultado directo de la transformación de la red de drenaje (construcción de reservorios y presas, represamiento y estrechamiento de canales, excavaciones en las márgenes de los ríos, etc.). 3. Factores que alteran las condiciones de formación del flujo y otros componentes del balance hídrico afectando las cuencas de drenajes superficiales (medidas agrotécnicas, drenaje de pantanos y ciénagas, deforestación o reforestación, urbanización, etc.) 4. Factores de actividades económicas que afectan el curso, balance hídrico y el ciclo hidrológico a través de las alteraciones generales de características climáticas a escala global o regional, como resultado de las modificaciones antropogénicas de la composición de la atmósfera y de la contaminación del aire, así como de los cambios de las características del ciclo hidrológico debido al incremento de la evaporación resultante del desarrollo en larga escala de medidas de gestión del agua. El uso del agua es función de los siguientes factores: el nivel de desarrollo económico, población y las peculiaridades fisiográficas (clima principalmente) del territorio en cuestión. La tabla 2 representa una evolución del consumo mundial de recurso hídrico en escenarios de uso de 1900 al año 2000. En valores totales, la tendencia es de crecimiento de la demanda de agua para el año 2000, de sus valores totales e irrecuperables, en 3320 a 5190 Km3/año y en 1950 a 2900 Km3/año, respectivamente, a pesar que en algunas regiones del mundo, es visible la tendencia de estabilización de los valores de la demanda. El mayor consumidor del recurso continúa siendo la agricultura, con grandes valores de uso irrecuperables, seguido por las industrias con uso irrecuperable relativamente menor que la primera actividad. La agricultura es responsable por el consumo de 69% del recurso total y 89% del uso irrecuperable (1730 Km3/año) La tabla 3 muestra informaciones sobre la escorrentía media de los ríos por regiones del mundo, sus índices de aridez y consumo de agua (total e irrecuperable) en los años de 1980, 1990 y 2000.



A nivel mundial, existe la tendencia de aumento de la demanda del uso del agua, característica de todas las regiones, con expectativas de mayores porcentajes de consumo en África y América del Sur y decrecimiento de los valores en los países desarrollados. El clima también tiene influencia directa en el uso del agua. En climas áridos, en que el recurso hídrico es mínimo, el déficit es alto pues se verifica el crecimiento del consumo en esas regiones, causado por el desarrollo económico de las actividades humanas en esas condiciones. Tabla 2 - Uso del agua por actividades humanas en el mundo Usuario 1900 1940 1950 1960 1970 1975 1980 1990 2000 del agua (Km3/año) (Km3/año) (Km3/año) (Km3/año) (Km3/año) (Km3/año) (Km3/año) % (Km3/año) % (Km3/año) %

Agricultura Consumo 525 893 1130 1550 1850 2050 2290 69.0 2680 64.9 3250 62.6 Irrecuperable 409 679 859 1180 1400 1570 1730 88.7 2050 86.9 2500 86.2 Industria Consumo 37.2 124 178 330 540 612 710 21.4 973 23.6 1280 24.7 Irrecuperable 3.5 9.7 14.5 24.9 38.0 47.2 61.9 3.2 88.5 3,8 117 4.0 Municipal Consumo 16.1 36.3 52.0 82.0 130 161 200 6.0 300 7.3 441 8.5 Irrecuperable 4.0 9.0 14 20.3 29.2 34.3 41.1 2.1 52.4 2.2 64.5 2.2 Reservorios Consumo 0.3 3.7 6.5 23.0 66.0 103 120 3.6 170 4.1 220 4.2 Irrecuperable 0.3 3.7 6.5 23.0 66.0 103 120 6.2 170 7.2 220 7.6 Total Consumo 579 1060 1360 1990 2590 2930 3320 100 4130 100 5190 100 Irrecuperable 417 701 894 1250 1760 1760 1950 100 2360 100 2900 100



Tabla 3. Escorrentía anual y consumo de agua por continentes y por regiones fisiográficas y económicas del mundo

R/LP = relación entre R (balance de la radiación de la superficie húmeda), L (calor específico de

evaporación) y P (precipitación) La tabla 4 presenta la disponibilidad calculada para las diversas regiones del mundo. Esa disponibilidad depende de los factores naturales (clima, régimen de los ríos, etc.) como también del uso de las actividades humanas que modifican esos factores naturales. Los más bajos valores de disponibilidad se encuentran en África del Norte, Asia Central, seguidos por las regiones del Norte de China y Mongolia, Sur y Oeste Asiáticos, Europa Central y Sur de la Unión Soviética (Europa), Sur, Oeste y Este de África y Sudeste y Asia. Los valores más altos se concentran principalmente en las regiones de Canadá y Alaska, Norte de Europa, América del Sur, Australia y Oceanía, Siberia y Extremo Este de Asia. Apunta que esa distribución no uniforme de la oferta de recursos hídricos y la disminución de la disponibilidad frente al crecimiento del consumo de las actividades humanas, es nítida.



Tabla 4. Disponibilidad de agua en las diferentes regiones del Mundo

En América Latina la situación de la utilización de los recursos hídricos se representa en la tabla 5 donde se contabiliza la situación de extracción anual de agua per capita, por país latinoamericano. En la tabla, la disponibilidad de los recursos del continente per capita es demostrada para los países de América Latina. Los países de mayor consumo de agua en América Latina, Argentina y Chile, no poseen un valor de disponibilidad per capita correspondiente. La situación más crítica es la de México, el tercer país de mayor consumo, siendo también uno de los países de menor disponibilidad per cápita. Brasil se encuentra con bajo índice per capita de consumo y buena disponibilidad de recursos hídricos. No obstante, esos valores poseen gran variación dentro del país, dada por la extensión territorial, diversidad de climas y distribución poblacional y socioeconómica diferentes. Además de las áreas de clima semiárido, así como, en otro extremo, regiones de alta pluviosidad, que influencian la escasez o abundancia del recurso, las actividades económicas, principalmente en grandes centros urbanos intervienen, sobremanera, la disponibilidad del área.



El caso del Estado de São Paulo es uno de los ejemplos en que la alta tasa de población acoplada al desarrollo industrial y agropecuario reduce la disponibilidad del recurso hídrico en las regiones metropolitanas. Tabla 5. Extracción Anual per capita y Disponibilidad per capita de los Recursos Hídricos en América Latina (UNESCO, 2000). País Extracción anual País Disponibilidad per capita (m3) per capita (m3) Belice 104 Perú 1.8 Paraguay 110 El Salvador 3.5 Guatemala 139 México 4.1 Colombia 172 Honduras 11.6 El Salvador 184 Guatemala 11.9 Bolivia 245 Uruguay 18.9 Uruguay 245 Paraguay 20.8 Brasil 245 Argentina 21 Perú 301 Ecuador 28.4 Nicaragua 320 Costa Rica 29.8 Venezuela 382 Colombia 32 Honduras 510 Brasil 33.7 Ecuador 567 Chile 34.4 Panamá 744 Bolivia 39.9 Costa Rica 780 Venezuela 42.4 México 875 Nicaragua 44.3 Argentina 1042 Panamá 57.3 Chile 1523 Belice 80.8

En esas regiones ya se observan situaciones críticas, aun cuando las condiciones fisiográficas son favorables, donde hay necesidad de una gestión del recurso hídrico efectivo intentándose racionalizar el uso, evitando desperdicios y mejorando la calidad de sus aguas, con la implementación de políticas de uso y decisión multiparticipativa. 1.3 EL RECURSO AGUA SUBTERRANEA 1.3.1 EL AGUA SUBTERRÁNEA EN EL CICLO HIDROLÓGICO La trayectoria del agua bajo la superficie, por el proceso de infiltración, es básica para la comprensión de la formación del recurso hídrico subterráneo. Es el perfil de infiltración del agua es mostrado en la Figura 2. El agua del ciclo hidrológico que se infiltra en el suelo atravesando dos grandes zonas del perfil de infiltración: la Zona de Aireación (denominada Zona No Saturada o Vadosa) y la Zona Saturada o de Saturación. El agua subterránea, como parte integrante del ciclo hidrológico sufre la influencia de los procesos de superficie, que interferirá en el comportamiento de la recarga de los acuíferos y las características del agua subterránea.



La Zona No Saturada es la región situada entre la superficie del terreno y la zona de saturación del agua. Se caracteriza por la presencia de poros rellenos por aire y agua. Ella puede ser dividida en: 1) Zona de agua del suelo o zona de evapotranspiración, limitada por la superficie del terreno y los extremos radicales de la vegetación, cuyo espesor puede variar de pocos centímetros hasta varios metros. Se caracteriza por la presencia del fenómeno de evapotranspiración causada por las plantas. 2) Zona Intermedia, caracterizada por la presencia de capilaridad del agua, que no se mueve debido a las fuerzas higroscópicas y capilares. Ella se extiende de la base de la zona de agua del suelo hasta la parte de la Zona Capilar 3) Zona Capilar, es la última subdivisión de la zona de aireación, y se caracteriza por la presión existente al ser menor que la atmosférica y su límite superior poseer forma irregular. La variación del espesor de esa zona es función de las propiedades y de la homogeneidad del suelo. En materiales gruesos, el tamaño de la zona es prácticamente cero mientras que puede variar para más de 3 metros en materiales finos. La Zona Saturada se sitúa debajo de la superficie freática y se caracteriza por el relleno2 de todos los poros vacíos por agua y es área de estudio de la hidrogeología. La figura 3 presenta los tipos de acuíferos y capas confinantes.

Figura 2. Perfil de Infiltración del Agua



Figura 3. Tipos de acuíferos

En esta zona se definen los siguientes tipos de rocas relativos a la capacidad de almacenamiento y transmisión de agua. ACUÍFERO es el término usado para la formación geológica o grupo de formaciones, que almacenan agua y permiten el movimiento de determinado volumen bajo condiciones naturales suministrando agua en cantidades significativas. El Acuífero es LIBRE cuando su límite superior es la superficie freática, y su movimiento es controlado por la inclinación de la superficie freática, bajo condiciones de presión atmosférica. Un tipo especial de acuífero libre es el Acuífero SUSPENDIDO, definido como un área de acumulación de agua por encima de una capa impermeable de corta extensión, en la zona no saturada. El Acuífero es CONFINADO cuando la roca acuífera es limitada por las capas confinantes (impermeables) y esta bajo una presión interna mayor que la atmosférica. La SUPERFICIE POTENCIOMÉTRICA es definida como una superficie imaginaria que se encontrará a una altura correspondiente a la presión hidrostática causada por el confinamiento del acuífero. La condición de ARTESIANISMO ocurre cuando la superficie potenciométrica se encuentra encima de la elevación del terreno.



Los ACUÍFEROS COSTEROS se sitúan en la región litoral y son casos especiales de estudio debido a su comunicación con el agua de mar. El agua dulce flota por encima del agua salada, por diferencia de densidad y están separadas por una zona difusa (denominada de interfase salina o cuña salina). La relación Ghiben – Heizberg: Hsalada = r dulce . H dulce /( r salada – r dulce) = 40 H dulce Ejemplifica la problemática de explotación de este tipo de acuífero, pues cada metro de columna de agua dulce equivale a 40 metros de agua salada. En la zona saturada existen formaciones geológicas que no se identifican como acuíferos, o sea, no almacenan ni trasmiten agua: Estos reciben las siguientes denominaciones: ACUICLUDO – se caracteriza por su incapacidad de poder trasmitir grandes cantidades de agua, pero es capaz de almacenarlas; serían las camadas confinantes de un acuífero confinado. ACUITARDO – es una clasificación intermediaria entre el término acuífero y acuicludo, definida como una capa semi-permeable, que almacena y transmite lentamente agua en una cantidad menor que el acuífero. ACUÍFUGO – es una capa impermeable, que ni contiene ni trasmite agua. 1.4 PROPIEDADES DE LOS ACUÍFEROS Y FLUJO DE AGUA SUBTERRÁNEA Los principios fundamentales del movimiento del agua subterránea comprenden la definición de las características del acuífero, que controlan el almacenaje y la transmisión del agua y las leyes que rigen el flujo de las aguas subterráneas. El acuífero puede estar caracterizado por las siguientes propiedades: La porosidad de la roca acuífera, la propiedad que caracteriza a los espacios vacíos por donde pasa el agua, puede ser clasificada en cuanto a su origen en primaria y secundaria. La porosidad primaria de un acuífero es aquella que se formó al mismo tiempo que la roca acuífera. Consisten en poros de las rocas



sedimentarias. La porosidad secundaria es aquella que se forma después que se formó la roca acuífera, y en general son fisuras, fracturas, juntas y canales de disolución, entre otros. La porosidad es un parámetro cuantificable y los siguientes parámetros se expresan así: 1. Porosidad (h): es el vacío de las rocas o del suelo, expresado en porcentaje. Es denominado también Porosidad Total. h = 100 Vv/V, donde h es la porosidad (en porcentaje), (ecuación 1) Vv: es el volumen de espacio vacío en unidad de volumen de material (L3) V: es la unidad de volumen del material, incluyendo vacíos y sólidos (L3) 2. Porosidad Efectiva (he): es la porosidad por donde el fluido pasa, y se expresa por la ecuación: he = VD/V, donde he es la porosidad efectiva, VD : es el volumen de agua drenada por gravedad y V, el volumen total del cuerpo rocoso. La porosidad total y efectiva son grandezas adimensionales y pueden ser expresadas en porcentaje. La porosidad total puede ser expresada por: h = Sy + Sr Donde: Sy = Caudal específico Sr = Retención específica El Caudal Específico, también denominado porosidad efectiva, se define como el volumen efectivo de agua que puede ser suministrada por un determinado material rocoso. 3. Retención Específica (Re): es el porcentaje de volumen de agua que queda retenida. La Porosidad Total es, por tanto, la suma de la Porosidad Efectiva y la Retención Específica. La tabla 6 presenta algunos valores de almacenamiento específico encontrados en la literatura científica.



4. Movimiento de las aguas subterráneas: es explicado por la Ley de Darcy (1856), que afirma que la cantidad de flujo en un medio poroso es proporcional a la pérdida de carga e inversamente proporcional al largo de la trayectoria del flujo. Henry Darcy, ingeniero hidráulico francés, dedujo su ecuación a través de estudios experimentales en columna de arena. En la columna de arena de la sección transversal A y con una distancia L entre dos piezómetros, se escurrió un volumen Q de agua. En la ecuación de Bernoulli, se representan, entonces, las cargas totales de la relación en un plano referencia. p1/g + v1 2/2g + z1 = p2/g + v2 2/2g + z2 + h1 Donde: p = presión g = peso específico del agua v = velocidad del agua g = aceleración de la gravedad z = elevación con relación al plano de referencia h1 = pérdida de carga Las velocidades v1 y v2 son despreciadas pues tienen valores muy bajos. La ecuación queda: h1 = (p1/g + z1) – (p2/g + z2) La pérdida de carga se define como la pérdida de potencial dentro del cilindro de arena. Esta pérdida de potencial es causada por la pérdida de energía a través de la resistencia al movimiento. Darcy, entonces, muestra que el flujo Q es proporcional a la pérdida de carga (h1) e inversamente proporcional a L. Q ~h1 e Q ~1/L De esta manera, con la constante K, la ecuación se expresa como: Q = K.A.h1/L (L3/T), o Q = K.A.dh/dl, y v = Q/A = K.dh/dl, Donde: dh/dl es el GRADIENTE HIDRÁULICO v= velocidad del flujo o velocidad aparente o velocidad de Darcy (L/T) K = Conductividad Hidráulica (L/T)



La velocidad de Darcy es en realidad una tasa volumétrica de flujo por unidad total de área (L3/T/L2).El área total de la sección transversal de la columna de arena calculada por Darcy contabiliza el volumen ocupado también por los granos. Por tanto, la velocidad real del flujo varía de acuerdo con el medio y se expresa así: vreal = v/he, Donde he = porosidad efectiva del medio poroso La ley de Darcy es válida para la mayoría de las velocidades y litologías diferentes. Pues v aumenta gradualmente con el gradiente. Esta ley no es válida tanto en velocidades muy bajas (se desvía del comportamiento de la recta), en arcillas muy compactas o en velocidades muy altas, como en ciertos casos de acuíferos fracturados. 5. Conductividad Hidráulica (K): expresa la facilidad con la cual el fluido es transportado a través del medio poroso. Posee dimensión escalar (L/T) y es dependiente de la matriz y de la propiedad del fluido. Puede ser definida también como la tasa volumétrica de flujo por unidad de área por unidad de gradiente. El valor de este parámetro está en función del material geológico, cuanto mayor es la permeabilidad del material, mayor es su conductividad hidráulica. K = kg/m (L/T) Donde: k = es la permeabilidad intrínseca m = viscosidad dinámica del fluido g = peso específico; g = rg, en que r es la densidad y g, la aceleración de la gravedad. La permeabilidad intrínseca (k) es dependiente de la roca matriz y posee unidad (L2). El cálculo de k puede ser dado a través de varias expresiones, empíricas, por derivaciones teóricas de la Ley de Darcy o por consideraciones dimensionales con verificaciones experimentales. En la industria del petróleo, la unidad de medida de la permeabilidad intrínseca es el darcy, que es equivalente a 9,87 x 10-9 cm2.



Tabla 6. Valores de Almacenamientos Específicos para algunos tipos de materiales. Material Almacenaje Específico Máximo Mínimo Media Arcilla 5 0 2 Arcilla arenosa 12 3 7 Limo 19 3 18 Arena fina 28 10 21 Arena media 32 15 26 Arena gruesa 35 20 27 Arena muy gruesa 35 20 25 Gravas finas 35 21 25 Gravas medias 26 13 23 Gravas gruesas 26 12 22 Tabla 7- Variación de la permeabilidad intrínseca y conductividad hidráulica para sedimentos no consolidados. Material Permeabilidad Intrínseca Conductividad Hidráulica (Darcys) (cm/s) Arcilla 10-6 a 10-3 10-9 a 10-6 Limo, limos arenosos, areno arcillosos, arenas y till 10-3 a 10-1 10-6 a 10-4 Arenas limosas, arenas finas 10-2 a 1 10-5 a 10-3 Arenas bien seleccionadas, sedimentos glaciales 1 a 10-2 10-3 a 10-1 Gravas bien seleccionadas 10 a 10-3 10-2 a 1

La tabla 7 presenta variaciones de las permeabilidades intrínsecas y conductividades hidráulicas para sedimentos no consolidados. 6. Transmisividad (T): es el flujo de agua que se escurre a través de una faja lateral vertical de ancho unitario y espesor de camada saturada, cuando el gradiente hidráulico es igual a 1. La unidad de medida es (L3/T.L). Su valor varía de valores menores que 0,50 a mayores que 500 m3/h.m. En el primer caso, el acuífero con aquel valor de transmisividad atendería apenas las necesidades domésticas, en el otro extremo, podrían atender a las industrias, irrigación o al abastecimiento público. La Transmisividad puede ser calculada por la siguiente ecuación: T = K.b (L3/T.L) Donde: K = conductividad hidráulica (L/T) b= espesor saturada del acuífero La transmisividad indica, así, cuál es el volumen de agua que se moverá en el acuífero.



7. Coeficiente de almacenamiento (S): se define como el volumen de agua que sale o que entra en el acuífero por unidad de área horizontal o por unidad de variación de rebajamiento. Es el volumen de agua que una unidad permeable absorbe o trasmite del reservorio por unidad de área por unidad de cambio en la carga hidráulica, siendo adimensional. En la zona saturada, la carga hidráulica crea presión, afectando el acomodo de los granos minerales y la densidad del agua en sus vacíos; con el aumento de la presión, el esqueleto de la roca se expande, o se retrae con el cese de la presión. Por otro lado, el agua se contraerá con el aumento de la presión y/o se expandirá cuando ésta cese. De este modo, cuando la carga hidráulica se reduce, el esqueleto de la roca se comprime, reduciendo la porosidad efectiva y exhalando agua. El agua adicional es liberada cuando el agua de poros se expande, debido a la baja de presión. El Almacenamiento Específico (Ss) es por tanto el volumen de agua por unidad de volumen de una formación saturada que es almacenada o exhalada por compresión del esqueleto rocoso y del agua por unidad de variación de la carga hidráulica. El Almacenamiento Específico (Ss) se expresa por la ecuación: Ss = rg(a + hb), Donde: r = densidad del agua (M/L3) g = aceleración de la gravedad (L/T2) a = compresibilidad del esqueleto del acuífero (1/(M/LT2)) h = porosidad b = compresibilidad del agua (1/(M/LT2) El Almacenamiento Específico posee dimensiones 1/L y valores muy pequeños. En acuíferos confinados, cuando la carga hidráulica se reduce, la superficie potenciométrica todavía permanece encima de ese acuífero, manteniendo el acuífero saturado, a pesar del agua liberada. En este caso, el Coeficiente de Almacenamiento de un acuífero confinado se expresa: S = Ss.b, adimensional Donde: Ss = almacenamiento específico (1/L) b = espesor del acuífero (L)



El valor del coeficiente de almacenamiento encontrado en acuíferos confinados es del orden de 0,005 o menor. Para los acuíferos no confinados, el espesor saturado varía con las variaciones del volumen de agua almacenada, o, el agua es drenada de los espacios de los poros, función del Caudal Específico del acuífero. S = Sy + bSs (adimensional) Donde: b = espesor saturada Sy = caudal específico Ss = almacenamiento específico El valor de caudal específico, en general, es mucho mayor en varios grados de magnitud del producto bSs. El almacenamiento, por tanto, en esos casos es igual al caudal específico. 8. Conceptos de Homogeneidad e Isotropía: son propiedades del material rocoso, que indica que el acuífero posee las mismas propiedades en toda su extensión, o no. El acuífero es homogéneo si presenta las mismas características en toda su extensión. Es heterogéneo, cuando las propiedades hidráulicas varían espacialmente. En términos de conductividad hidráulica, el acuífero es homogéneo si K posee el mismo valor en cualquier dirección en que es medido. Es isotrópico si K en la dirección x es igual que en la dirección y. La figura 4 presenta las combinaciones posibles entre homogeneidad y anisotropía. 9. Representación del Flujo de las Aguas Subterráneas: el flujo de las aguas subterráneas es representado gráficamente por las líneas de flujo. La Línea de Flujo es una línea imaginaria que representa el flujo del agua subterránea y su movimiento. La Línea Equipotencial es la línea que define puntos de igual carga hidráulica. La línea de flujo indica la dirección del agua subterránea. En acuíferos isotrópicos las líneas de flujo cruzan las líneas equipotenciales en ángulos rectos; en los anisotrópicos, las líneas de flujo cruzan las equipotenciales en un ángulo indicado por el grado de



anisotropía y la orientación del tensor elipsoidal del gradiente de carga hidráulica.

Figura 4. Combinaciones posibles entre homogeneidad y anisotropía

Las líneas de flujo y las líneas equipotenciales forman mapas potenciométricos. Pueden ser usados para estimar las direcciones del flujo, las velocidades y áreas de recarga, descarga y bombeo de un acuífero, y si el río es influente o efluente. Pueden demostrar los cambios en las condiciones geológicas y calcular las transmisividades utilizando los espacios entre las líneas equipotenciales. El flujo de agua subterránea, en contacto con medios de conductividad hidráulica diferentes cambian la dirección, obedeciendo a la Ley de Refracción, expresada como: K1/K2 = tg O1/tg O2 Los cambios de K pueden ser observados a través de los espacios entre las líneas equipotenciales. Otro factor que influye en estos espacios es la reducción del espesor del acuífero. La figura 5 presenta las diversas formas de líneas de flujo equipotenciales que pueden ser encontradas. El ejemplo de las aguas superficiales, se define también como el divisor de las aguas subterráneas, que es una línea que separa flujos que se dirigen a las zonas de descargas diferentes. Los ríos influentes son definidos como los ríos que aportan agua al acuífero. Los ríos efluentes son abastecidos por el acuífero. Hay casos en los cuales el río aporta agua al acuífero, pero no está en contacto con él, así como tampoco existe relación entre el río y el acuífero (confinado por camada impermeable).



Una estimativa para la determinación de la recarga de agua subterránea en una cuenca hidrográfica está basada en el uso de hidrogramas de 2 o más años consecutivos, por medio de la recesión de la escorrentía básica. Los valores de descarga de un puesto fluviométrico son colocados en gráficos bilogarítmicos de caudal por tiempo. Las escorrentías básicas están definidas en el gráfico, considerando su partida cuando se inicia la caída del nivel en el verano (que se encuentra por encima del nivel freático) y termina cuando ocurre la primera descarga de la primavera. La descarga potencial total de agua subterránea es el volumen de agua subterránea que sería descargado en una recesión completa. Ese volumen puede ser expresado por: Vtp = Q0.t1/2,3 Donde: Vtp = volumen de descarga potencial total de agua subterránea (L3) Q0 = escorrentía básica al inicio de la recesión (L3/T) T1 = tiempo que se necesita para que la escorrentía vaya de Q0 a 0,1 Q0 (T) La recarga de agua subterránea es la diferencia entre la descarga potencial de agua subterránea que permanece en el fin de la recesión de un período con la descarga potencial total del agua subterránea al inicio de la próxima recesión. La escorrentía básica potencial, V1 (L3), que permanece en un tiempo t (T) después del inicio de un período de recesión está dado por: Vt = Vtp/10(t/t1) El cálculo asume que: no existe un uso irrecuperable de agua subterránea en la cuenca, de modo tal que, todo el caudal de agua subterránea está dado por la escorrentía de los ríos. 10. Ecuación Fundamental del Flujo de agua subterránea: en teoría, ella es propuesta para acuíferos confinados y libres; asume las tres componentes diagonales de un tensor de nueve componentes. d[Kxx.dH/dX]/dX + d[Kyy.dH/dY] + d[Kzz.dH/dZ] + W(X, Y, Z, t) = Ss.dH/dt



Donde: H = carga total Kxx, Kyy, Kzz = componentes principales del tensor de conductividad hidráulica Ss = coeficiente de almacenamiento específico W = fuentes o sumideros de agua del acuífero t = tiempo d = representación de la derivada parcial 1.5 POTENCIALIDAD Y DISPONIBILIDAD DEL RECURSO HÍDRICO SUBTERRÁNEO La evaluación de la potencialidad y de la disponibilidad de los recursos hídricos subterráneos es un capítulo importante dentro de la hidrogeología, pues aporta bases para el establecimiento de la gestión de los recursos hídricos. La evaluación de la potencialidad engloba los estudios básicos de hidrogeología, caracterizando la dinámica de los sistemas acuíferos, y su productividad en vista de buscar principalmente abastecimientos humanos, industriales y agropecuarios. La caracterización del potencial y el perfil socio-económico de la región son parámetros de análisis, pues establecen un escenario del consumidor, así como establecen números para los cálculos de la disponibilidad de los recursos hídricos subterráneos. La potencialidad puede ser definida en base a los cálculos de reservas. La escuela francesa clasifica las reservas en cuatro tipos: · Reservas reguladoras – es el volumen de agua libre almacenada por el acuífero por la recarga importante, siendo sometidas al efecto de la variabilidad del ciclo hidrológico. Esta reserva puede ser calculada por la expresión: Reserva Reguladora =T.i.L, Donde: T = transmisividad hidráulica del acuífero (L/T) i = gradiente hidráulico del flujo de agua subterránea L = largo de la frente de escurrentía



Un segundo cálculo es dado como Reserva Reguladora = A.Dh.he Donde: A = área de ocurrencia del acuífero (L2) Dh = variación del nivel de agua (L) he = porosidad efectiva Por fin, la reserva puede ser calculada con la ecuación: Reserva Reguladora = Dh.A.S, Donde, Dh = variación de nivel A = área de ocurrencia del acuífero S = coeficiente de almacenamiento · Reservas permanentes – denominadas seculares y profundas, son la cantidad de agua almacenada en el acuífero que no varían con las estaciones del año, y sí por períodos de varios años. Las reservas permanentes son estimadas por las ecuaciones: En el caso de acuíferos no confinados, el estimado es dado por la ecuación: Reserva Permanente = A.b.?he Donde: A = área de ocurrencia del acuífero (L2) b = espesor media del acuífero (L) he = porosidad efectiva En acuíferos confinados: Reserva Permanente del acuífero confinado = Ac.h.S (L3) + A.b.?he Donde, S = coeficiente de almacenamiento Ac = área de ocurrencia del acuífero confinado (L2) h = carga hidráulica media encima de la base de la camada confinante (L) · Reservas totales o naturales – es la sumatoria de las dos reservas descritas arriba y es el volumen total de agua almacenada en un acuífero.



· Reserva de explotación o recursos – son definidos como la cantidad máxima de agua que podría ser explotada de un acuífero, sin riesgos o perjuicios al manantial. Estas reservas son las reservas reguladoras y parte de las reservas permanentes y corresponden al concepto americano de safe yield. La disponibilidad del recurso hídrico puede ser estimada realizando estudios de consumo de agua subterránea por los cálculos de números de pozos activos por actividades humanas, estimando el volumen explotado (por un tiempo definido – m3/s, m3/año, etc.) substrayendo los valores de reservas estimadas. Esos cálculos son estimados en locales donde no existen bases de datos suficientes para precisar esos valores. Sin embargo, aportan buenos indicadores para la planificación y gestión de los recursos hídricos de una región. La figura 6 muestra la importancia de las aguas subterráneas en América Latina. La calidad de las aguas subterráneas es hoy el mayor motivo de preocupación para los organismos de gestión, ya que la contaminación se hace presente ante innumerables elementos contaminantes ya detectados, provenientes de fuentes diversas. En la planificación y gestión de los recursos hídricos se utilizan como estrategias de protección de acuíferos las cartas de vulnerabilidad de acuíferos y riesgo potencial de contaminación. La metodología GOD (Foster y Hirata, 1991) es presentada para los estudios de vulnerabilidad de acuíferos y riesgos a la contaminación. La vulnerabilidad de un acuífero se define como la mayor o menor capacidad del mismo de sufrir contaminación. Ella representa las características intrínsecas del acuífero que determinan una mayor o menor susceptibilidad a la contaminación.



Figura 6 – Importancia del agua subterránea para el abastecimiento de agua potable

en la Región Latinoamericana y Caribeña

De este modo, la vulnerabilidad es función de: · Inaccesibilidad de la zona saturada – que por su vez es función del grado de confinamiento del acuífero, la profundidad del nivel freático o del acuífero, contenido de humedad de la zona no saturada y conductividad vertical hidráulica del acuiperm o acuitardo · La capacidad de atenuación de los contaminantes en la zona no saturada – se relaciona con la distribución del tamaño del grano y las fisuras del acuiperm o acuitardo y con la mineralogía del acuiperm o de la matriz del acuitardo. La vulnerabilidad para cada contaminante



o clase contaminante (nutrientes, patógenos, microorganismos, metales pesados, etc.), para cada grupo de actividades contaminantes (saneamiento in situ, cultivos agrícolas, disposición de efluentes industriales, etc.). La tabla 8 presenta una síntesis de las principales actividades potencialmente generadoras de carga contaminante en el suelo. Las limitaciones de la metodología son: la ausencia de informaciones suficientes y de datos confiables. La interpretación de los mapas de vulnerabilidad debe ser hecha con mucha precaución, ya que, el concepto no posee validez científica. La clasificación de vulnerabilidad de los acuíferos se muestra en la Figura 7. El riesgo a la contaminación de las aguas subterráneas como la interacción entre la carga contaminante, que es o será aplicada al suelo por las actividades humanas, y la vulnerabilidad del acuífero a la contaminación, de acuerdo con sus características intrínsecas.

Figura 7. Sistema GOD para la evaluación del índice de vulnerabilidad del acuífero



Tabla 8. Resumen de actividades potencialmente generadoras de carga contaminante al

subsuelo. Las actividades en letra mayúscula son de ocurrencia más frecuente en América Latina.

Actividad Características de la carga contaminante Categoría de Principales Relativa Desvío Distribución tipos de carga de Contaminantes hidráulica suelo Urbanización SANEAMIENTO SIN ALCANTARILLADO u/f P –D n f o + * - Fugas o desagües (a) u P – L n f o + LAGUNAS DE OXIDACIÓN DE DESAGUES (a) u/r P o f n ++ * - Aplicación desagües al suelo u/r P – D n s o f + DESCARGA DESAGUES AL RIO u/r P – L n o f ++ * - Almacenamiento de combustibles u/r P – D o * - Drenaje por sumideros u/r P – D so + * Industrial Fugas de tanques/ tuberías (b) u P – D oh * Derrames accidentales u P – D oh + LAGUNAS DE EFLUENTES AL SUELO u P o h s ++ * APLICACIÓN DE EFLUENTES AL RIO u P –D o h s + Agrícola a. CULTIVO DEL SUELO - CON QUIMICOS AGRICOLAS r D n o - E IRRIGACION r D n o s + - con todos r D n o s - IRRIGACION DE AGUAS r D n o s f + RESIDUALES b. Cría de ganado/procesos r P f o n ++ * de cosechas - lagunas de efluentes r P - D n s o f - descarga efluentes al suelo r P - L o n f ++ *

(a) puede incluir componentes industriales n compuestos de nutrientes (b) puede ocurrir también en áreas no industriales f patógenos fecales (c) intensificación presenta el principal riesgo de contaminación o compuestos micro orgánicos y/o carga P/L/D puntual/ lineal/ difusa orgánica u/r urbano/ rural s salinidad h metales pesados



Se presentan la localización de los estudios de vulnerabilidad y riesgo a la contaminación dentro de un esquema general de evaluación y administración del recurso hídrico. La determinación de riesgo tendría el objetivo de identificar los acuíferos más vulnerables y las actividades potenciales al riesgo máximo de contaminación, con el fin de establecer estrategias para la protección de los acuíferos para las próximas etapas (investigación y monitoreo de campo). 1.6 MODELOS DE SIMULACIÓN DE FLUJO DE AGUA SUBTERRÁNEA Los modelos de simulación matemática son instrumentos de análisis para la mejor comprensión de las condiciones hidrogeológicas de una cierta área de estudio, y prever situaciones futuras o pasadas, partiendo de una situación real presente. Actualmente los modelos matemáticos son empleados comúnmente para estudios hidrogeológicos, principalmente en estudios de definición de perímetros de protección de pozos y contaminación de aguas subterráneas. En gestión de acuíferos, los modelos matemáticos son útiles para componer diversos escenarios futura de explotación, de acuerdo con el crecimiento de la demanda, definida por el crecimiento socioeconómico de la región. La aplicación de modelos de simulación se basa en la ejecución de varias básicas, que se inicia con la elaboración del Modelo Conceptual del área de estudios.

Figura 8. Esquema conceptual del riesgo de contaminación de aguas subterráneas

Modelo Conceptual – es el producto de la evaluación de los datos hidrogeológicos con vistas a caracterizar una situación hidrogeológica en alguna región de interés.



Los elementos del modelo conceptual son 1. Esbozo hidrogeológico – contiene los principales rasgos hidrogeológicos definidos por investigaciones geológicas y ensayos hidráulicos. Es la síntesis acerca de las informaciones de forma, espesor, propiedades hidráulicas de las unidades geológicas regionales, la distribución de carga hidráulica y tasas de recarga de las aguas subterráneas. 2. Condiciones de contorno – son definidas a lo largo de los límites del dominio de la simulación (tope y base), con la finalidad de delimitar la región que será modelada. Esas condiciones son requeridas para la solución de cualquier ecuación de flujo de agua subterránea. Las condiciones de contorno más utilizadas son: contornos específicos de carga hidráulica y contornos específicos del flujo. La condición de no flujo es un caso especial de contorno de flujo, y de un contorno de flujo a carga constante, un caso especial de contorno de carga específica. Cada condición de contorno puede proporcionar una zona de recarga o descarga. Las condiciones de contorno pueden ser caracterizadas por los rasgos hidrogeológicos como divisor de aguas subterráneas, una unidad acuífera de espesor fino y conductividad hidráulica baja. En modelos transientes, donde la carga hidráulica varía en función del tiempo, es necesaria la definición de condición inicial para la simulación en tiempo cero. La simulación del flujo de agua subterránea se calcula por la solución numérica de una ecuación de flujo de agua subterránea. Los métodos numéricos son utilizados para resolver ecuaciones diferenciales parciales de la ecuación de flujo, en las cuales la carga hidráulica es desconocida. Los principales enfoques numéricos utilizados para la ecuación de flujo de agua subterránea son: 1. Método de las diferencias finitas – se utiliza la discretización (el área de estudio es subdividida en mallas o redes) regulares, en bloques rectangulares, en los que para cada célula es definida un espesor m y un volumen mx y en el modelo bidimensional. En el modelo tridimensional, con acuíferos y acuitardos, las unidades individuales son caracterizadas verticalmente en células de espesores específicos. Los espacios de las líneas y columnas pueden variar, pero es común un espaciamiento constante. Los nódulos representan puntos de la malla donde la carga hidráulica es desconocida.



2. Método de elementos finitos – la discretización es hecha con elementos triangulares, permitiendo así una mejor distribución de los puntos de los nódulos. Es indicado para definir los contornos de acuíferos de formas irregulares, de manera que los nódulos puedan coincidir con los pozos de monitoreo o con los rasgos geográficos. El modelo conceptual es la fuente de información para el modelaje matemático, pues los datos son originados de este primer modelo. La aplicación del modelo matemático implica la creación de un banco de datos que crearía los rasgos considerados más importantes del modelo natural. Básicamente el modelo debe contener, en los nódulos o en las células, informaciones sobre la conductividad hidráulica, transmisividad, almacenamiento y flujos por fuentes o sumideros (recarga, bombeo y evaporación), así como las condiciones iniciales y de contorno. El modelo pasa entonces por una CALIBRACIÓN, o sea, por un proceso de ajuste entre parámetros seleccionados, entre cargas hidráulicas medidas y previstas, o de datos hidrogeológicos relevantes, como cambios de flujo de drenajes entre puntos de monitoreo. Esta etapa tiene como objetivo evaluar los resultados del modelo. El ajuste por tentativa y error es el procedimiento más comúnmente usado, haciendo ensayos hasta que el error sea eliminado. Este ajuste se realiza por la variación sistemática de parámetros del modelo (conductividad hidráulica, almacenamiento, flujos o condiciones de contorno), pudiendo o no existir procedimientos automatizados en software. Este proceso de calibración es una etapa importante para el uso de modelos matemáticos, ya que los sistemas hidrogeológicos son poco conocidos, y por eso, esos modelos necesitan de varios ajustes para eliminar los errores ocasionados por las diferencias entre los parámetros medidos y los previstos. Los procedimientos para una mejor calibración dependen de cada caso, y deben ser dirigidos para que los errores sean pequeños en relación a la carga hidráulica total. Estos procedimientos pueden estar basados en: 1. Error Medio = 1/n Sn i=1 (hm – hs)i 2. Error Medio Absoluto = 1/n Sn i=1|(hm – hs)i| 3. Error de la Raíz Cuadrada de la Media = [1/n Sn i=1|(hm – hs)2 i|]0, 5n es el número de puntos donde las comparaciones son hechas,



hm es la carga hidráulica medida en un punto i y hs la carga hidráulica simulada en el mismo punto. El último error es indicado como la mejor medida cuantitativa, si los errores fueran distribuidos normalmente; sin embargo otros procedimientos son necesarios para la calibración del modelo, en adición a las estimativas del error, como chequear las direcciones y gradientes de flujo. Después de la fase de calibración del modelo, se ejecuta un ensayo de verificación del mismo, con vistas a evaluar si el modelo muestra una representatividad válida del sistema hidrogeológico estudiado. Usualmente ese ensayo es hecho simulando una condición particular donde se tenga una respuesta medida conocida. Después de esa etapa de verificación el modelo puede ser utilizado para la simulación de escenarios diversos de acuerdo con los objetivos del proyecto. Los modelos tienen como objetivo presentar una visión más amplia de determinada situación hidrogeológica, pero no producen números incuestionables, sus resultados representan una simplificación de una realidad más compleja, por lo tanto, con posibles correcciones. Los modelos son instrumentos de análisis del profesional para tomar decisiones técnicas de la mejor manera posible. Los modelos aplicados son determinísticos en su estructura, o sea, engloban características físicas de los acuíferos sin el elemento de falta de certeza en sus previsiones. Los modelos estocásticos vienen siendo desarrollados para estudio de transporte de contaminantes, en los casos en los cuales las heterogeneidades geológicas naturales, (que son responsables por los efectos de la dispersión) son preponderantes.



2. CAPTACIÓN DE AGUA 2.1 ANTECEDENTES Existen lugares en todo el mundo donde la escasez de agua los obligó buscar diferentes formas de captación, ejemplo de ello son los habitantes de Sri Lanka, honduras, Chile, Japón y algunos más. En el año de 1978, en México el Dr. Hugo Alejo Velasco Molina, desarrolló tecnologías relacionadas con el manejo de los escurrimientos superficiales y la cosecha de agua en varias regiones del estado de Nuevo León. Estos sistemas recolectores se volvieron inservibles a causa de la falta de mantenimiento y cultura del agua. Lo que deja ver que no existe la capacitación y concientización de los usuarios del agua. En promedio, una persona consume 200 lt/día; lo que equivale a 73000 lt/año, por lo tanto una familia de cinco miembros consumirá 365000 lt/año. Se puede construir un recipiente de 70 m3 con el cual se pretende satisfacer todas las necesidades de dicha familia sin sufrir escasez, pero, aprovechando al máximo el agua disponible, puesto que el agua de deshecho (lavado, baño y limpieza), la cual representa aproximadamente un 55% del total de agua, puede ser reutilizada, ya sea para el WC, riego de plantas (macetas) y/o un huerto familiar o incluso, si se trata de comunidades rurales se puede contar con un filtro para tratar esta agua y darse a beber a los animales si se tienen (pollos, cabras, vacas, conejos, etc.), teniendo cuidado de no usar productos no degradables, llámese Cl, amoniacos o ácidos, contaminantes que dañarían a las plantas y a los animales. Estas practicas son más fáciles de llevar a cabo en las comunidades rurales y zonas suburbanas, ya que estas, pueden servir como piloto, puesto que difícilmente se cuenta con todos los servicios de zonas urbanas, para luego implementarlas gradualmente en las ciudades cambiando la cultura de la gente, tratando de concientizar por medio de programas educativos que incluyan la ecología como una de sus materias, independientemente de la carrera que se imparte. Esto les corresponde principalmente a las altas autoridades, las cuales tienen el poder de decisión para proponer e implantar leyes que protejan este líquido tan preciado, que además es vital para el hombre. Aún se está a tiempo de salvaguardar las reservas de agua para las generaciones futuras, se está en un alerta naranja. La destrucción de los bosques, el abatimiento de los mantos acuíferos y la contaminación ambiental continua y además ya comenzó el efecto invernadero, el cual provoca las irregularidades de las lluvias y del clima en general y, de no tomarse las medidas necesarias llegará el



momento en que de nada sirvan los esfuerzos por recuperar el agua perdida. 2.2 MÉTODOS DE CAPTACIÓN La captación consiste en recolectar y almacenar agua proveniente de diversas fuentes para su uso benéfico. El agua captada de una cuenca y conducida a estanques reservorios puede aumentar significativamente el suministro de ésta para el riego de huertos, bebederos de animales, la acuicultura y usos domésticos.

Figura 9: El ciclo hidrológico.

La circulación del agua en sus diferentes formas alrededor del mundo se conoce como el ciclo hidrológico (Figura 9). El hombre puede captar el agua eficientemente en ciertos puntos de éste ciclo. El comprender cómo el agua circula alrededor de la tierra ayuda en la selección de la tecnología más apropiada para su almacenamiento. La escasez de agua en varias regiones del mundo puede aliviarse captando el agua de escorrentía. Los criterios para determinar cuál es el mejor método para represar el agua incluyen: 1) el objetivo por el cual ésta se recolecta; 2) la pendiente del terreno; 3) las características del suelo; 4) los costos de construcción; 5) la cantidad, intensidad y distribución estacional de las lluvias;



6) factores sociales tales como la tenencia de la tierra y las prácticas tradicionales del uso del agua. Las figuras 10 a la 16, ilustran métodos y sistemas utilizados para captar el agua.

Figura 10: En las terrazas se puede represar eficientemente el agua para su uso en el riego de

campos de cultivos.

Figura 11: Estructuras en forma de cajas construidas con mallas de alambre son muy

populares en África.



Figura 12: Las estructuras en forma de cajas, construidas con malla de alambre se rellenan de rocas. Estas se colocan como barrera perpendicularmente a valles pequeños para disminuir la velocidad del agua. El agua represada detrás de la barrera se infiltra y aumenta la humedad

del suelo. Después de la época de lluvias los agricultores pueden sembrar ésta área.

Figura 13: En gran parte del mundo se utilizan grandes recipientes para recolectar el agua de lluvia que cae de los techos. Este método de recolección provee de suficiente agua para

abastecer las necesidades domésticas de una familia durante la época.



Figura 14: Estanques pequeños ayudan a diversificar las actividades agrícolas. En áreas rurales, estos son adecuados para represar el agua y utilizarla en el hogar, la irrigación de huertos, bebederos de animales y la acuicultura. Estanques bien construidos y con buen

mantenimiento pueden ser utilizados por varios años.

Figura 15: Embalses de micro captación represan el agua de escorrentía de una gran área. Árboles frutales y otros cultivos pueden ser sembrados alrededor de estos estanques.



Figura 16: Una modificación del método ilustrado en la figura 15 involucra la modificación de

la cuenca para dirigir y concentrar el agua de escorrentía en un área específica. El agua se

puede conducir al punto deseado a través de zanjas o paredes bajas construidas de piedras a lo

largo de los contornos de elevación.

Otra solución muy sencilla para estos casos es la construcción de “Presas Filtrantes”, en barrancos y cauces de los arroyos y manantiales, que dejan pasar el agua, pero retienen tierra y materia orgánica. Estos se construyen de piedras y rocas amontonadas, sin el uso de cemento en algunos casos reforzados con malla ciclónica. Cuidado de no hacerlas demasiado altas, porque se pueden tumbar con la fuerza del agua después de los aguaceros mejor hacer varias presas chiquitas Esta técnica también es útil en el manejo de agua en el paisaje, en la captación de materia orgánica evitando la erosión del suelo (figura 17).

Figura 17. Presas Filtrantes



3. CAPTACIÓN IN SITU DEL AGUA DE LLUVIA 3.1 GENERALIDADES 3.1.1 PRECIPITACIÓN PLUVIAL La precipitación pluvial es uno de los factores que se debe analizar para definir si es o no necesario realizar obras de captación. Para esto, en el área de trabajo se localizan las estaciones meteorológicas que cuenten con datos de precipitación y se reúnen de ellas, los registros de la precipitación mensual de por lo menos nueve años. Estos datos se ordenan anualmente a través de los meses para analizar cómo se distribuye la lluvia y cuánta cae a lo largo del año. En caso de no ser posible colectar datos directamente de las estaciones meteorológicas, se deben buscar cartas de climas editadas por alguna dependencia gubernamental o privada. 3.2 SISTEMAS DE CAPTACIÓN IN SITU DEL AGUA DE LLUVIA Un sistema de captación del agua de lluvia consiste en dedicar una parte del terreno al escurrimiento del agua (área de escurrimiento -Ae) y otra parte del terreno a almacenar el agua que previamente escurrió (área de almacenaje -As). Ambas áreas deben estar acondicionadas para que cumplan con sus objetivos eficientemente. Como ejemplo de un sistema de captación se tiene a la cuenca de aportación de una presa, en donde la cuenca representa al área de escurrimiento y el vaso de la presa constituye el área de almacenamiento. Otro ejemplo, típico en zonas de baja precipitación, está constituido por los techos de las casas que corresponden al área de escurrimiento y los depósitos o cisternas que actúan como área de almacenamiento. La captación in situ del agua de lluvia, se diferencia de la captación general básicamente en tres aspectos: a) Porque el sistema de captación se realiza exclusivamente para emplearlo en cultivos básicos, forrajeros, industriales, vegetación nativa y frutales. b) Porque el área de escurrimiento (Ae), está formada por microcuencas que aportan cantidades adicionales de agua y no tienen que conducirla a grandes distancias, ya que dicha área (Ae) está adyacente al área destinada al almacenamiento (As). c) Porque el área de almacenamiento (As), es el mismo suelo en el cual se desarrollan las raíces de los cultivos.



Con estas consideraciones, es importante: 1) Buscar cómo aumentar la eficiencia en el escurrimiento del Ae; es decir, que escurra más agua para que aumente el volumen que llega al área de almacenamiento. 2) Buscar cómo aumentar la capacidad de retención de humedad del suelo, para que almacene mayor cantidad de agua aprovechable en la zona de raíces. 3) Buscar cómo reducir las pérdidas del agua aprovechable que ha sido almacenada en el suelo, sean éstas, pérdidas por evaporación del propio suelo o por transpiración de plantas indeseables. 3.3 ACONDICIONAMIENTO DEL ÁREA DE ESCURRIMIENTO (Ae) 1) Limpieza de la superficie correspondiente al (Ae). Esta se realiza con el fin de eliminar todo impedimento físico que pueda obstruir el libre escurrimiento del agua. 2) Compactación de la superficie del área de escurrimiento. Esta se hace con el propósito de evitar al máximo las pérdidas por infiltración del agua en el suelo correspondiente al Ae; y que escurra más agua hacia el As. 3) Modificación de la pendiente del Ae. Esta se lleva a efecto si es necesario para inducir el escurrimiento del agua hacia el área de almacenamiento. 4) Productos artificiales que cubran el Ae. Estos productos pueden ser: cemento, láminas de cartón aceitado, ladrillo, polietileno, etcétera. 5) Productos químicos que al aplicarlos en el Ae provocan mayor coeficiente de escurrimiento, tales como: asfalto, aceites, sales, polímeros, materiales bituminosos, parafinas, etcétera. La utilización de los diferentes procesos y de los diferentes productos, así como la combinación de ellos, señalados en los puntos anteriores (y los que se señalen para el área de almacenamiento) dependerá básicamente de la disponibilidad de ellos, de los recursos con que se cuente para emplearlos, de las deficiencias de agua y del criterio propio.



3.4 COEFICIENTE DE ESCURRIMIENTO (C) El coeficiente de escurrimiento es el porcentaje del agua de lluvia que no es interceptado, infiltrado ni evaporado y que escurre hasta el sitio de interés. Se expresa en términos fraccionarios. El coeficiente de escurrimiento depende de varios factores, a saber: a) Precipitación. Afecta el escurrimiento, de acuerdo con la intensidad, la duración y la frecuencia con que se presenten las lluvias. b) Suelo. Los factores que influyen en el escurrimiento son: textura, estructura, porosidad, profundidad del suelo, materia orgánica, grado de compactación del terreno y el contenido de humedad que tenga el suelo. c) Acondicionamiento del Ae. Es obvio que el (C) se puede modificar, según el acondicionamiento que se haga de la microcuenca o Ae. d) Pendiente del Ae. A mayor pendiente, el (C) aumenta para un mismo terreno. El coeficiente de escurrimiento estimado para terrenos con pendientes de 0 a 5% es de 0.30 para suelos de textura gruesa, de 0.5 para textura media y de 0.60 para suelos de textura fina y compacta. En el cuadro siguiente se presentan coeficientes de escurrimiento de algunos materiales que pueden ser utilizados como impermeabilizantes aplicados sobre el área de escurrimiento.

Coeficiente de escurrimiento (C) para diferentes materiales aplicados

sobre el área de escurrimiento

La importancia del coeficiente de escurrimiento, radica principalmente en dos situaciones: 1. A mayor coeficiente de escurrimiento, mayor cantidad de agua captada que puede llegar al área de almacenaje en beneficio o perjuicio del cultivo si dicha cantidad de agua es excesiva. 2. Para determinar el tamaño de la microcuenca que para nuestro caso es el Ae, es preciso estimar el (C) ya que si éste es mayor, la



microcuenca puede reducirse en tamaño y lo contrario, en caso de que (C) sea menor. El tamaño de la microcuenca estará en función de: a) la cantidad de agua requerida para el cultivo seleccionado, y b) el coeficiente de escurrimiento (C) que dependerá del acondicionamiento del Ae. Para trabajos de mayor precisión puede calcularse el valor de (C) en el área de escurrimiento para cada localidad, la determinación del valor de (C) deberá hacerse mediante el establecimiento de parcelas de escurrimiento de 1 m de ancho por un largo equivalente al área de escurrimiento y determinando el coeficiente después de cada lluvia. El valor de (C) será entonces el promedio obtenido durante un ciclo de observaciones.



4. CAPTACIÓN Y APROVECHAMIENTO DEL AGUA DE LLUVIA 4.1 HISTORIA Y PERSPECTIVAS Diversas formas de captación de agua de lluvia se han utilizado tradicionalmente a través de los siglos. Pero estas técnicas se han comenzado a estudiar y publicar técnica y científicamente, sólo en época reciente. Muchas de las obras históricas de captación de agua de lluvia para uso doméstico se originaron principalmente en Europa y Asia. En base a la distribución de los restos de estructuras de captación de agua de lluvia y el persistente uso de estas obras en la historia, se puede asumir que las técnicas de captación de agua de lluvia desempeñaban un papel importante en la producción agrícola y la vida en general en las zonas áridas y semiáridas en diversas partes del mundo. Parte de la agricultura en el Medio Oriente, estaba basada en técnicas como derivación de torrentes (wadi). En el Desierto de Negev, en Israel, han sido descubiertos sistemas de captación de agua de lluvia que datan de 4 000 años o más. Estos sistemas consistieron en el desmonte de lomeríos para aumentar la escorrentía superficial, que era entonces dirigida a predios agrícolas en las partes bajas. En el sur este de Túnez se utilizaron técnicas de micro captación para el crecimiento de árboles. Técnicas parecidas se practicaron por todo una vasta región del sur oeste de los Estados Unidos, noreste de México y en el Altiplano de México Central y Sur. Las técnicas antiguas descritas en la literatura a menudo tratan de medidas simples de control del agua. Eran técnicas utilizadas en diversos sistemas agrícolas especialmente los de producción marginal, están caracterizadas por los siguientes factores: 1. Están vinculadas a diversos cultivos y otras prácticas, como las de conservación de suelos, son flexibles, o sea que se integran fácilmente con otros sistemas de uso de los recursos naturales, y son resistentes, ya que tienen la capacidad de adaptarse a los cambios sociales. 4.2 TERMINOLOGIA Y CLASIFICACIÓN Como se mencionó anteriormente en esta publicación se considera a la captación de agua de lluvia como la recolección de la escorrentía superficial para propósitos productivos. El aumento de la disponibilidad de agua para cultivos en las zonas áridas y semiáridas puede mejorar los rendimientos de la producción así como la rentabilidad de esta producción o hacer posible la cosecha en zonas donde no existía esta posibilidad.



Los cultivos podrían ser mejor a través de varios tipos de manejo de plantas, del suelo y del agua, tales como labranza, practicas conservacionistas, riego y captación de agua de lluvia. Se conoce una amplia variedad de técnicas sobre captación de agua de lluvia de diferentes fuentes (precipitación, niebla, nieve), con diferentes técnicas y para diferentes usos. Existen diferentes opiniones sobre cómo considerar una técnica como de captación de agua de lluvia o no. Especialmente existen diferencias entre lo que consideran captación de agua de lluvia y conservación de agua y entre captación de agua de lluvia y riego. Por ejemplo, distingue entre conservación de suelos (labranza, terrazas, bordos y surcos), conservación de aguas, definida como captar y almacenar agua donde cae (surcos, terrazas y derivación de agua e inundaciones) y captación de agua de lluvia, descrito con énfasis en el almacenamiento de agua para su utilización en otra parte. Mientras estas diferencias, entre conservación y captación de agua, sirven para describir las técnicas, en las zonas áridas y semiáridas, donde se está practicando la captación de agua de lluvia, se tienen formas permanentemente productivas con conservación de suelos y conservación del agua in situ. El estudio del Banco Mundial (1988), presenta una excelente visión de conjunto sobre las diferentes definiciones. Aquí se trata de dar énfasis a las técnicas de captación de agua (por supuesto en conjunto con técnicas para aumentar la disponibilidad de agua para las plantas), en las zonas donde hay lluvias insuficientes; mientras que en zonas con suficiente precipitación pero insuficiente disponibilidad de agua, se necesita más énfasis en conservar el agua in situ. Una diferencia importante y obvia es que para conservar el agua se requiere prevenir la escorrentía, mientras que las técnicas para captar el agua necesitan un área con alta escorrentía. No se puede establecer una transición de una a otra técnica. Por otra parte, la captación de agua de lluvia puede ser considerada como una forma rudimentaria de riego. La diferencia está en que con la captación de agua de lluvia, el productor no tiene control sobre la oportunidad de la aplicación del agua, ya que la escorrentía superficial puede ser solamente aprovechada cuando llueve. Otra diferencia podría ser que en la captación de agua de lluvia se utiliza solamente el agua que cae localmente, lo que se ve claramente en las técnicas de micro captación o captación externa por bordos y surcos, pero será más difícil de diferenciar cuando se capta agua en embalses o de un caudal subterráneo para utilizar el agua posteriormente. En el citado estudio del Banco Mundial, se discuten diferentes clasificaciones de los sistemas de captar agua, por diferentes autores,



según la fuente de agua (ríos, pozos, aguas subterráneas y agua de lluvia -o niebla), tipo de escorrentía (por techos, dentro del campo, grandes o pequeños áreas de captación y grandes o pequeños caudales), tipo de almacenamiento (tanques, cisternas y el suelo) y uso principal (humano, animales, plantas, etc.). Entonces dentro del estudio se encierran a técnicas de captar agua (de lluvia) para producción de plantas que usan el suelo para almacenar el agua, agrupándolas como: - Captación de agua en rampas pequeñas (también referido a “micro captación”, “captación dentro del sistema de captación" o “captación de micro cuencas”). - Captación de agua en rampas largas (también referido a “captación externa” o “captación de macro cuencas”.

Aunque, las experiencias en captación de agua de lluvia de los países como Israel, Estados Unidos y Australia, pueden ser utilizadas con adaptaciones en América Latina y el Caribe, muchas de estas experiencias y últimas investigaciones tienen una limitada relevancia a áreas con productores pobres en las zonas áridas y semiáridas de la Región. En Israel, por ejemplo, el énfasis de la investigación está en los aspectos hidrológicos de micro captación para árboles frutales como almendros y pistachos. En los Estados Unidos y Australia, la captación de agua de lluvia se aplica principalmente para abastecer de agua a la ganadería y al consumo doméstico; la investigación está dirigida principalmente hacia lograr incrementos en la escorrentía superficial a través de tratamientos en las áreas de captación. No obstante, cabe mencionarse las experiencias de México, Brasil y las técnicas de captar agua de nieblas desarrolladas en Chile y Perú, como casos de técnicas muy bien descritas. Como temas importantes para investigar en el futuro y para considerar en la implementación de las técnicas de captación de agua de lluvia se mencionan: - Uniformizar la terminología y técnica en el diseño de los sistemas de captación de agua. - Establecer bancos de datos regionales y nacionales de información sobre nuevos y antiguos sistemas de captación de agua, así sobre clima, hidrología, geomorfología, uso de la tierra, etc., así como fortalecer las instituciones relacionadas. - Desarrollar principalmente sistemas de captación de agua con la experiencia local de técnicas tradicionales.



- Integrar sistemas de captación de agua dentro el paquete de soluciones para contrarrestar problemas de medio ambiente, sequía y sobrepoblación. - Dar atención a los aspectos sociales (adopción y participación), económicos (costos y beneficios) y ambientales en la planificación, implementación y en el monitoreo de los sistemas de captación de agua.



5. CUENCAS HIDROLÓGICAS 5.1 DEFINICIÓN DE LA CUENCA Y MAGNITUD DE LA MISMA Las dimensiones y características de las obras hidráulicas para fines de almacenamiento, para la generación de energía eléctrica o para regulación de avenidas, tiene como base la magnitudes de los escurrimientos de las corrientes, los caudales son generados por precipitaciones ocurridas en el área de influencia de las corrientes, a estas áreas de influencia se les conoce como áreas de captación o áreas de drenaje. Por lo tanto, y a manera de definición se puede concluir que cuenca es toda el área drenada por una corriente o por un sistema de corrientes cuyas aguas concluyen a un punto de salida. Toda cuenca esta limitada por puntos de mayor nivel topográfico y que cruza las corrientes en los puntos de salida, esa línea recibe el nombre de parte aguas y se constituye la división de cuencas adyacentes. Por supuesto que se encontraran casos, en los que existen zonas aisladas de nivel topográfico alto dentro de la cuenca y casos en los que el parte aguas limite áreas, en las cuales, el escurrimiento superficial es conectado en lagos o lagunas no conectados con algún cauce para dar salida a esas aguas. Para el hidrólogo, la cuenca es la estructura que le permite transformar las lluvias en gastos. La lluvia precipitada en un momento dado sobre una cuenca con sus características propias de intensidad, distribución en el tiempo y el espacio, se traduce a la salida por un hidrograma. Este hidrograma va a depender en su forma e importancia de las características fisiográficas de la cuenca. Desde el punto de vista de su salida, existen fundamentalmente dos tipos de cuencas endorreicas y exorreicas. ENDORREICAS. En donde tenemos el punto de salida dentro de los límites de la cuenca y generalmente es un Lago.



EXORREICAS. En las cuales el punto de salida se encuentra en los límites de la cuenca y esta se conecta en otra corriente ó en el Mar.

Algunos de los parámetros que intervienen dentro de las características fisiográficas son establecidos, dentro de ciertas escalas de tiempo. Otras son variables en el tiempo, ya sea en forma estacional como es el caso de la vegetación que sigue el ritmo de las lluvias y la capacidad de infiltración del terreno. Es por eso que una cuenca se presenta como un operador bastante complejo y fluctuante que hace difícil hasta el momento llegar a establecer sus características con precisión, llegando solo a establecer índices que permitan conocer la influencia de los factores fisiográficos sobre el escurrimiento así como facilitar la clasificación de las cuencas. 5.2 CARACTERÍSTICAS FISIOGRÁFICAS. 5.2.1 FORMA Y SUPERFICIE El área de drenaje de una cuenca (Ac) es el área limitada por el parte-aguas y al medirla, realmente se mide su proyección sobre un plano horizontal, y expresando los resultados en unidades de superficie. Una cuenca pequeña de acuerdo a Ven T. Chow es aquella es aquella que tiene un área limitada de 250 km2 sin embargo, es difícil diferenciar un cuenca pequeña de una grande basándose en su tamaño. En una cuenca pequeña el escurrimiento es sensible a las lluvias de alta intensidad y corta duración y predominan las características físicas del suelo con respecto a las del cauce; en cambio, para una cuenca grande el efecto del almacenaje del cauce es muy importante.



De la magnitud del área y perímetro; se tendrá una forma determinada de la cuenca, la cual va a tener influencia sobre un escurrimiento global y en especial sobre la forma del hidrograma, para una precipitación dada. Para una misma área una forma alargada se comporta de una manera diferente a la de una cuenca mas compacta. 5.2.2. PENDIENTE DE LA CUENCA Característica de la cuenca, que tiene gran influencia en los escurrimientos de la corriente. Existen Varios métodos de cálculo, la elección de uno de ellos depende del uso que se le dé al resultado. 5.2.3. ELEVACIÓN DE LA CUENCA. En ocasiones es necesario conocer las elevaciones media o la variación de elevación de una cuenca, para ello puede seguir el siguiente procedimiento de calculo, que se basa en la construcción de un cuadricula sobre el plano topográfico del área de la cuenca, que tenga por lo menos 100 intersecciones dentro de la misma, a continuación se determina la elevación de cada intersección teniendo así los elementos así para calcularla elevación media, que corresponde a la media aritmética de las elevaciones conocidas se tendrá que:

n

hi

Hm

n

i

∑=

==

1

1

En donde: hi = Elevación de cada intersección n = Numero de elevaciones hm = Elevación media de la cuenca Mas frecuentemente se desea conocer la variación en la elevación de una cuenca o el porcentaje de área dominada por “X” ya que la elevación media tiene uso y valor, cuando la elevación en variación del área del drenaje es mínima, de ahí la necesidad de conocer los otros valores mencionados para ello se requiere calcular la gráfica de áreas elevaciones, que se obtiene dibujando los porcentajes de área arriba o debajo de las diferentes elevaciones. La curva de áreas-elevaciones resultantes se puede considerar como el perfil de la cuenca y tiene utilidad al comparar cuencas de diferentes tamaños. La elevación media de la cuenca puede calcularse también de la curva de áreas-elevaciones correspondiente al 50% del área.



5.2.4 CURVA HIPSOMÉTRICA DE LA CUENCA La topografía o relieve de una cuenca puede tener más influencia sobre su respuesta hidrológica que la forma de la misma. Por otra parte, es frecuente definir el relieve de una cuenca por medio de su llamada Curva Hipsométrica, la cual representa gráficamente las elevaciones del terreno en función de las superficies correspondientes de lo anterior se deduce la utilidad de la curva hipsométrica, además, de permitir calcular la elevación media de la cuenca. Con propósitos de comparación entre cuencas, es conveniente utilizar el porcentaje del área total en lugar de su magnitud y la altura relativa, como se ilustra el porcentaje del área total en lugar de su magnitud y la altura relativa, como se ilustra en la figura siguiente.

Elevaciones Área Km2

Área acumulada

300-400 4 4 400-500 10 14 500-600 14 28 600-700 16 44 700-800 12 56 800-900 14 70 1000-1100 8 78 1100-1200 2 80 ∑ 80

Grafica areas elevaciones



La curva hipsométrica o curva de área- elevación se construye determinando con un planímetro por encima o por debajo de una cierta elevación en función de tal cota. Ejemplo de una curva hipsométrica. Se tiene una tabulación de cálculo y la curva hipsométrica pedida, la cual indica que se trata de una cuenca geológicamente madura a pie de montaña.

z



5.3 REPRESENTACIÓN DE LA CUENCA Dentro de lo que es el análisis y el estudio de la cuenca se tiene que para su mejor comprensión se tendrá que representar según la fisiográfica que esta tenga. Así las representaciones serán: a).-GENERAL.-La que indique el parte aguas, la topografía, la hidrografía, las poblaciones, vías de comunicación como la infraestructura que se tenga. b) POR MEDIO DE ELEVACIONES Esta es otra forma de representar a la cuenca según la forma del relieve topográfico; En una cuenca es posible en función de las diferentes altitudes, representar las diferentes superficies comprendidas entre las curvas de nivel. Tal como se muestra en la figura siguiente.

En Función de las curvas de nivel se pueden obtener el porcentaje de áreas de la curva cubierta. Por ejemplo para el caso de la figura anterior:

PORCENTAJE ENTRE ELEVACIONES. Intervalo de elevaciones

PORCENTAJE. (%)

2680-2600 15 2600-2500 17 2500-2400 13 2400-2300 19 2300-2200 21 2200-2150 15 Sumatoria = 1.0 o 100 %

elevaciones 2100-2200 2200-2300

2300-2400 2400-2500 2500-2600

2600-2700



De esta forma es posible obtener los porcentajes comprendidos entre las elevaciones.

DISTRIBUCIÓN DE ALTITUDES. Elevaciones Porcentaje 2680 Punto mas

alto

2600 0.015 15 2500 0.032 32 2400 0.045 45 2300 0.064 64 2200 0.085 85 2150 1 100

Estas distribuciones permiten trazar la curva de elevaciones correspondientes como indica la figura siguiente:

b) RECTÁNGULO EQUIVALENTE Con objeto de comparar fácilmente las cuencas entre si, desde el punto de vista de sus características sobre el escurrimiento, es posible utilizar el concepto del rectángulo equivalente, el cual es una transformación geométrica de la cuenca que integra la forma y elevación de la misma. Este rectángulo equivalente se define como aquel que tiene la misma superficie, igual al coeficiente de Gravelius y la misma distribución de elevaciones que la cuenca en estudio. Las curvas de nivel son ahora representadas por rectas paralelas halado menor del rectángulo siendo una de estas la representación de la cuenca. El coeficiente de compacidad de Gravelius; Se determina comparando el perímetro de la cuenca que tuviera la misma superficie, esta relación es coeficiente “Kc” de gravelius

Grafica de elevaciones

25

50

75

100

2150 2680

Elevaciones (m.s.n.m.)



5.4 SUELO. El suelo que compone una cuenca hidrológica, interviene en la transformación de lluvias-gastos, por la velocidad más o menos grande con la cual es capas de absorber agua. También interviene por su naturaleza y calor en el balance térmico y por su influencia en el desarrollo de la vegetación, actúa en forma indirecta en la evapotranspiración. Un suelo puede ser compacto como es el caso de un suelo rocoso o suelto como es el caso de material fino o granular. El suelo compacto es en general impermeable, ya sea por la naturaleza propia de la roca o bien porque esta cubierta de una capa de oxido impermeable; sin embargo, existen casos en los cuales las rocas pueden absorber una cierta cantidad de agua sobre todo cuando están fisuradas. En los suelos no compactos, la infiltración del agua dependerá de las dimensiones de las partículas que lo componen y su distribución puede analizarse por medio de las curvas granulométricas. Cuando la lluvia cae sobre un suelo seco, una parte va a infiltrarse sobre el terreno y otra va a escurrir superficialmente. La parte del terreno que propicia la infiltración de la lluvia corresponde a una capa superficial del orden de 20 a 50 cm. La infiltración dependerá de la permeabilidad del terreno. Para un suelo dado, la velocidad de la infiltración varia con la humedad del terreno, ya que entre más húmedo, la velocidad de infiltración será más lenta. Sin embargo se observa que cuando la superficie del suelo es suelta en las primeras lluvias se presenta una impermeabilidad importante debido a los efectos de tensión superficial ya que el agua se desliza sin penetrar sobre el terreno mojado. La infiltración puede decirse que actúa como un regulador del régimen hidrológico de una cuenca, ya que retiene parte del agua de lluvia, restituyéndola posteriormente a las corrientes. La infiltración puede en ciertos casos aumentar el rendimiento hidrológico de una cuenca, al impedir la evaporación de las precipitaciones en especial cuando los mantos freáticos son profundos.

LMenorKc

AKcl

LMayorKc

AKcL

A

P

A

PKc

=

−−=

=

−+=

==

2

2

12.111

12.1

12.111

12.1

28.2 π



En el caso de un suelo impermeable el régimen de la cuenca será irregular. Si la cuenca es accidentada las avenidas serán muy grandes; si la cuenca es plana la retención superficial del agua es importante y las perdidas por evaporación también serán elevadas. 5.5 VEGETACION. La vegetación interviene en la transformación lluvia-gasto por los siguientes aspectos: Por interceptación Por su consumo de agua (función de humedad del suelo) Por la resistencia mecánica que opone el escurrimiento superficial. Por la facilidad de la infiltración debido alas raíces de las plantas. La intercepción del agua de lluvia, que da lugar a una evapotranspiración diferida, es solamente el caso de las zonas boscosas. El consumo de agua de las plantas, constituye la parte más importante de la evapotranspiración. Estas toman el agua del suelo, lo que contribuye a disminuir la humedad del mismo y por consiguiente facilita la infiltración de las lluvias posteriores. Este consumo para un tipo de vegetación dada, dependerá de las plantas, de su enrizamiento en el terreno y sobre todo potencial disponible de agua en el terreno. La resistencia mecánica de la vegetación al escurrimiento superficial se presenta por la presencia de pastos, hierbas, etc., que forman una alfombra esponjosa y rugosa. El efecto de esta resistencia es doble, por una parte provoca un laminaje de escurrimiento, lo que se traduce ala salida de la cuenca por un retardamiento del hidrograma; por otra parte al frenar el escurrimiento, facilita la infiltración ayudando a compensar el efecto de la evapotranspiración de las plantas. El efecto de la vegetación sobre las avenidas es más sensible para las menos importantes, ya que para las grandes avenidas, estas alcanzan a saturar el terreno y por consiguiente, la cobertura vegetal ya que no tiene influencia. Por el contrario, si una avenida de corta duración se produce en el momento cuando la humedad del suelo es baja, la influencia de la avenida será menos importante por la infiltración en el terreno. Considerando que las grandes avenidas se presentan menos frecuentemente que las de corta duración e importancia, se ve la importancia de proteger el terreno con una cobertura vegetal para disminuir los daños producidos por las avenidas.



Los gastos en una sección de la cuenca ya sean gastos medios diarios, mensuales, anuales, etc.; dependen de diversos factores que se pueden mencionar brevemente: a) Precipitación. Su altura total. Su distribución mensual influenciada por la concentración de las lluvias en algunos meses. La importancia, él numero y la distribución de las épocas de lluvia, tormentas, periodos secos. b) El modelo físico. Los parámetros propiamente físicos, diferencian las cuencas hidrológicas con regímenes de precipitación comprobables en cuanta ala importancia del escurrimiento (densidad de drenaje, forma y naturaleza del terreno) e influyen sobre las características de la avenida (forma y pendiente de la cuenca) o sobre los estiajes (naturaleza del terreno, densidad de drenaje). La influencia de los parámetros físicos es compleja, sin embargo, el conocimiento de esta influencia es muy importante para la evaluación del manejo del agua. Si actualmente es posible evaluar la variación del gasto a causa de un parámetro físico, es aun prematuro predecir con precisión a un planteamiento inverso: que modificación sobre el gasto provocaría la eliminación de la vegetación en una zona de la cuenca o la presencia de un terreno permeable en un lugar de uno impermeable.



6. REGIONES HIDROLÓGICAS. 6.1 UBICACIÓN MUNDIAL DE LA REPÚBLICA MEXICANA. De acuerdo con la división continental del mundo, México se localiza en la parte Norte del Continente Americano. El territorio mexicano tiene aproximadamente 2 millones de kilómetros cuadrados de superficie territorial que comprende: El macizo continental, Las islas del Golfo de México y las del Océano Pacifico y Los callos o arrecifes que se encuentran en los mares adyacentes. Nuestro territorio también esta integrado por: La Plataforma continental, que es la zona marina que bordea el continente y que alcanza una profundidad de menos 200m; Los Zócalos de las islas Cayos y arrecifes; Las aguas de los mares territoriales que México considera de 12 millas marinas contadas desde el litoral (22,224 Km.) Y el espacio situado sobre el territorio nacional, con la extensión y modalidades que se establece el derecho internacional. Actualmente México limita: Al Norte con los Estados Unidos de América. Con una frontera de 3,114 km. Al Sureste con Guatemala y Belice, con una frontera de 1,200 km. Al Suroeste con el océano Pacifico. Al Este con el Golfo de México. México presenta un desarrollo espacialmente desequilibrado, ya que la mayor parte de la actividad económica se concentra en pocas localidades. El uso de indicadores a nivel nacional no permite apreciar los desequilibrios territoriales y sectoriales, por lo que para superarlos, es necesario plantear esquemas de desarrollo y plantación que dan lugar a un nuevo nivel de hachón y decisión, el nivel regional. En la planeación de los recursos hidráulicos a nivel regional y local se estudia, la disponibilidad y uso del agua, la problemática socio-económica que condiciona su demanda, el impacto de las obras hidráulicas y la aportación que el recurso implica en la satisfacción de metas y objetivos de desarrollo general.



6.2 ZONAS HIDRÁULICAS. En el aprovechamiento de los recursos hidráulicos, la cuenca hidrológica resulta la unidad de plantación más adecuada, ya que dentro de ella es posible tomar en cuenta todos los efectos que pueden causar las acciones tendientes al aprovechamiento del agua. Por ello para efectuar el análisis, se ha dividido al país en 14 regiones tomando como base la división de por cuencas hidrológicas, de manera que cada una de estas regiones se forma pro la cuenca de un río importante o por varias cuencas homogéneas de segunda importancia. En las regiones así definidas, el agua es el elemento integrador de los análisis, por que las diferentes actividades económicas que se generan en ellas se afectan entre si, de acuerdo al uso que hacen del agua y de las obras que se construyen para su manejo. Las regiones se integran en cuatro zonas: Pacifico Norte y Centro. Norte Centro y Golfo y Sureste. El aumento de las demandas de agua provocada por las crecientes necesidades creara nuevos conflictos entre los diferentes usos del agua y agravará los ya existentes, en cuencas como la de los ríos Bravo, Lerma, Nazas, Valle de México y la región Noreste del país, donde la población, la agricultura y la industria compiten por volúmenes ilimitados de agua. En estos conflictos ocasionan, por un lado la sobre explotación de un gran número de acuíferos y por otro el incremento de las descargas urbano industrial que aumentan la contaminación de las corrientes y cuerpos de agua. Esta problemática requiere de acciones que permitan el manejo integral del agua. 6.2.1 ZONA PACÍFICO NORTE Y CENTRO. Se localiza al noreste del país, entre los paralelos 18° y 33° de latitud norte y los meridianos 103° y |07° de longitud oeste. Su extensión es de 520,000 km2. Comprende la totalidad de los estados de Baja California Norte, Baja California Sur, Colima, Nayarit, Sinaloa y Sonora, si como parte de los estados de Chihuahua, Durango, Jalisco y Zacatecas. Al norte tiene como límites los Estados Unidos de América y al sur el estado de Michoacán, al Oeste el Océano Pacifico y Al este la Zona Norte y Centro.



Esta zona comprende las siguientes regiones hidrológicas: Región: I - Baja California. Región: II – Noreste. Región: III – Pacifico Centro. 6.2.2 ZONA NORTE. Se ubica en la porción noreste de la República Mexicana, limitada al norte Por el río Bravo, al sur por el Macizo central que define su límite con la zona Centro; río Soto la Marina hasta el rió Bravo, y al poniente por la sierra Madre Occidental, que la separa de la Zona Pacifico Norte y Centro. Abarca por completo los estados de Coahuila y Nuevo León y parcialmente los de Chihuahua (78%), Durango (71%), San Luís Potosí (61%), Tamaulipas (80%), y Zacatecas (66%). Su extensión es de 646,233 km2, que representan el 33% del territorio nacional. Esta zona comprende las siguientes regiones hidrológicas: Región: VI - Bravo. Región: XI – Cuencas Cerradas del Norte 6.2.3 ZONA CENTRO. Se localiza en la franja del país , entre los paralelos 16°40’ y 21°30’ de latitud norte y los meridianos 97°15’ y 103°40’ de longitud oeste, abarcando las cuencas hidrológicas de Lerma, Chapala, Santiago, hasta la presa santa Rosa, incluyendo en esta las cuencas de los lagos de Cuitzeo, Yuriria, Patzcuaro y sayula; la cuenca del río Balsas y el Valle de México, que incluye la cuenca de los rios Yula y Alfajayucan, así como las pequeñas cuencas cerradas de ñps valles de Apan, Tochac, Tecocomulco y Oriental; y finalmente la Costa Centro, que comprende las costas de Michoacán, Guerrero y parcialmente las de Oaxaca y colima. Esta limitada al Norte por el Macizo Central, al sur por el Océano Pacifico, al oriente por las cuencas de los ríos de la Arena, Verde y Papaloapan y al occidente por la cuenca del río Santiago, aguas debajo de la presa Santa Rosa. En la zona están comprendidos por completo el Distrito Federal y los estados de Aguascalientes, Guanajuato, Guerrero, México, Michoacán, Morelos, Querétaro y Tlaxcala, así como parcialmente las entidades de hidalgo (39%), Jalisco (30%), Oaxaca y Puebla (60%) y Zacatecas (10%). Su extensión territorial es de 183,000 km2, lo que corresponde a un 14% de la superficie del territorio Nacional. Entre las cadenas montañosas ubicadas en la zona centro destacan la Sierra Madre Oriental y la del Sur, las Sierras de Zacatecas, Guanajuato y el Zamorano, y las Sierras de las Cruces, San Andrés, Chichinautzin, Mil Cumbres y El Tigre.



Esta zona comprende las siguientes regiones hidrológicas: Región: IV - Balsas. Región: XII – Lerma Región: XIII – Valle de México Región: XIV – Costa Centro 6.2.4 ZONA GOLFO Y SURESTE. Esta se localiza en la parte oriental de la república mexicana. Se extiende por la vertiente del Golfo de México entre los Parteaguas de las Sierras Madre Oriental, Madre de Oaxaca y la Madre de Chiapas y el litoral limitando a la planicie costera del Golfo; por la vertiente del océano Pacifico, se ubica entre los parte aguas de la Sierra Madre del Sur, la Sierra Madre de Oaxaca y el litoral; también comprende la península de Yucatán. Esta limitada al Norte por la cuenca del río Soto la Marina, al sur por el Océano Pacifico y al sureste por Guatemala, al este por el Golfo de México y el mar de las Antillas, y al oeste por las zonas norte y Centro. Tiene una extensión de 458.800 km2, superficie que representa el 23% del territorio Nacional. El conjunto abarca casi todo el estado de Oaxaca y la totalidad del estado de Veracruz, Tabasco, Chiapas, Yucatán y Quintana Roo. Esta zona comprende las siguientes regiones hidrológicas: Región: V –Pacifico sur Istmo. Región: VII – Golfo Norte Región: VIII – Cuenca del rio Papaloapan Región: IX – Grijalva - Usumacinta Región: X – Peninsula de Yucatán. 6.3 POTENCIAL HIDROLÓGICO NACIONAL. Las primeras formas de organización social se dieron alrededor del agua y fueron condicionadas por ella, si embargo mientras el vital liquido es deficiente, su valor se olvida, hasta que el incremento de la demanda, la contaminación y el agotamiento de las fuentes cercanas, lo convierte de nuevo en el centro mismo de las preocupaciones ciudadanas y del quehacer político. México, con una superficie de casi dos millones de kilómetros cuadrados, presenta una gran variedad de climas y ambientes naturales, misma que afecta las distintas fases del ciclo hidrológico y establece un marcado contraste de escasez y abundancia del agua.



En especial el aprovechamiento de los recursos guarda una relación directa con cuatro elementos de este ciclo: la precipitación, el escurrimiento superficial, el agua subterránea y la evapotranspiración. 6.4 ALMACENAMIENTOS. Los lagos y lagunas del país representan una capacidad de almacenamiento de 10,000 millones de metros cúbicos. Adicionalmente, se han construido presas y otros vasos de almacenamiento con una capacidad de alrededor de 150, 000 millones de metros cúbicos, equivalente a cerca del 33% del escurrimiento medio anual, en las regiones áridas, las presas se utilizan principalmente para el riego y en las húmedas para la generación de energía eléctrica. Una parte importante de la capacidad de almacenamiento de las presas se destina al control de avenidas. En la actualidad del 95% del almacenamiento se concentra en 59 presas con capacidad mayor de 100 millones de metros cúbicos. El 42% de la capacidad total se destina a la agricultura, el 39% a la generación de la energía eléctrica, otro 9% al suministro de agua potable y el 10% restante corresponde a la capacidad de azolves. Adicionalmente, se dispone de un 20% de súper almacenamiento para el control de avenidas. 6.5 INFRAESTRUCTURA HIDRÁULICA. A las variaciones en las condiciones naturales se aúna el grado de desarrollo social y económico, cuya distribución espacial no coincide generalmente con la mayor o menor disponibilidad de agua. En el norte y en el altiplano, en una superficie que ocupa dos terceras partes del territorio y donde ocurre la tercera parte del escurrimiento medio anual, se asienta el 70% de la población y de la actividad industrial, así como la mayor parte de las áreas habilitadas con riego. Mientras tanto en el sur y sureste, con apenas la tercera parte del territorio y las dos terceras partes del agua disponible, la densidad demográfica y la actividad económica son bajas. Se observa también que arriba de los 2,000 m SNM se asienta mas de la cuarta parte de la población y solo se dispone del 4% del escurrimiento. En cambio debajo de los 500m de altitud, con una población similar, se tiene el 50% de escurrimiento. Lo anterior ha hecho indispensable la construcción de obras hidráulicas para almacenar el agua además de la necesaria para conducirla hasta los centros de demanda. También para desalojar las aguas residuales y las pluviales en los centros de población, para proteger áreas agrícolas y urbanas contra inundaciones para eliminar



problemas de contaminación o adecuar la cantidad del agua de la que se abastecen los distintos usuarios. México dispone actualmente de infraestructura hidráulica para cubrir una gran parte de la demanda de agua para las ciudades, la producción de alimentos, la industria y la generaron de energía eléctrica. Además la mayoría de los ríos más caudalosos se encuentran parcial o totalmente controlados mediante presas de usos múltiples.



7. UBICACION ESTRATEGICA DE REPRESAS DE CAPTACION DE AGUA Y RETENCION DE AZOLVES En el marco del manejo integrado de las cuencas hidrográficas del territorio nacional, el aprovechamiento de los flujos hídricos y el control de azolves para proteger grandes obras hidráulicas, así como reducir la erosión in situ del suelo en apoyo a poblaciones marginadas en las partes medias y altas de las cuencas hidrográficas, es una estrategia viable de gran interés y relevancia para diversos escenarios geográficos donde se impulse el desarrollo de las comunidades rurales del país. Para ello, es indispensable establecer programas de construcción estratégica de pequeños sistemas de captación de agua y control de azolves, bajo la orientación de un manejo integrado de los sistemas de producción, de recursos naturales y de las obras de infraestructura en microcuencas y sub cuencas, basado en acciones sustentables que consideren la actuación participativa de los pobladores para impulsar su desarrollo económico y social sostenido. El planteamiento de la ubicación estratégica de represas de captación de agua de lluvia, como de control de azolves y cabeceo de cárcavas remontantes, en el marco de un patrón dado por microcuencas y sub. Cuencas hidrográficas, es fundamental para impulsar un aprovechamiento integrado de los recursos agua, suelo y sistemas de producción diversificados. A ese respecto se indica como alternativa al manejo tradicional y degradante de los recursos, la construcción de tres tipos de estructuras en la microcuenca como: a.- Cortinas de ferro cemento. b.- Gaviones y / o represas filtrantes de control de azolves. c.- Estructuras para bloqueo de punta de cárcavas con diversos materiales de la localidad aprovechando mano de obra rural. Con este sistema de manejo de los recursos naturales y construcción de pequeñas obras se pueden atender varios problemas: captar y aprovechar al máximo el agua de lluvia de los escurrimientos a nivel de minifundio, diversificar el uso de la tierra en las poblaciones rurales, contrarrestar la degradación de los recursos naturales donde el proceso de erosión de suelos productivos, incide en la mayor parte de las zonas medias de las cuencas hidrográficas a fin de disponer de alternativas para abatir con trabajo participativo y remunerado la pobreza en el campo.



7.2 RESULTADOS Las estructuras mencionadas se plantean integradas a las actividades siguientes: agricultura anual, plantaciones frutícolas, floricultura y ganadería de traspatio, incluyendo el suministro indispensable de agua para consumo humano. El planteamiento debe considerar prioridades, para que las poblaciones rurales marginadas, tengan actividades alternas en el aprovechamiento de los recursos naturales disponibles, sin descuidar la protección de su entorno geográfico y manteniendo un posible equilibrio ecológico. Con base en lo anterior, se ejemplifican tres tipos de represas, fáciles de proyectarse y construirse por su bajo costo. Estas estructuras pueden ser simples o mixtas, para cubrir las necesidades de mayor apremio de las poblaciones en zonas de partes medias y altas en las cuencas que presentan degradación por la presión de las comunidades. Este planteamiento estratégico suprime la construcción de estructuras en forma tradicional especialmente en represas de control de azolves, pueden proyectarse para obras de pequeña y mediana envergadura. Esquema de manejo integrado: control de escurrimientos y retención de azolves P= poblado p a b Bb a= Represa de captación de agua b= control de azolves c= control de punta de cárcava d b c d= sistemas de manejo con irrigación e e = Sistemas productivos con manejo conservacionista Las estructuras que se recomiendan en el ejemplo para obras pequeñas son de tres tipos: Tipo a.- Cortina de ferro cemento para captación de agua de lluvia de usos múltiples y especialmente para irrigar áreas en minifundios con hortalizas y flores. Tipo b.- Gavión para retener azolves, aumentar la vida útil de las obras aguas abajo, restaurar áreas erosionadas y mejorar el entorno ecológico Tipo c.- Represas flexibles para bloqueo de cárcavas que eviten el avance de la erosión remontante en terrenos productivos de ladera con pendientes leves y abruptas.



7.3 TIPOS DE ESTRUCTURAS. 7.3.1 TIPO A. CORTINAS DE FERRO CEMENTO. La construcción de estructuras para almacenar agua en arroyos y riachuelos planteada por Caballero (1998), es una alternativa tecnológica de bajo costo, sencilla, segura y durable para aprovechar el agua de lluvia en zonas marginadas. Las estructuras de ferro cemento en arco, se construyen con mallas de alambrón delgado inmerso en un colado de mortero- cemento- arena (con espesor de 10-15cm), reforzadas con soportes de concreto que unen cada arco de la cortina. La construcción se realiza con mano de obra de la comunidad o los campesinos del ejido. Estas han tenido mayor desarrollo desde 1993 en San Felipe Tejalapan y en Huizo, Oaxaca entre otras; para almacenar de 25 mil a 50 mil metros3 de agua y dotar al poblado cercano de agua durante el estiaje y realizar prácticas productivas conservacionistas. Para su construcción se recomienda ubicar un sitio estratégico en el cauce del arroyo y en el cual se pueda aprovechar como abrevadero e implementar pequeños sistemas de riego por goteo o por aspersión para producción de hortalizas, flores y frutales lo cual las hace muy viables. La tecnología probada para la construcción de estas represas de captación es variada, recomendándose, para las cortinas de ferro cemento, la especificada en el Manual del Instituto Politécnico Nacional (1997). 7.3.2 TIPO B. GAVIONES PARA RETENCIÓN DE AZOLVES. El control de la erosión del suelo en cauces de arroyos, evitan la socavación en anchura, longitud y profundidad y se reduce la pérdida de suelos productivos colindantes, para lo cual, se requiere de un análisis de las características de los arroyos y cárcavas en sitios estratégicos generalmente ubicadas debajo de las confluencias de dos afluentes a largo de una corriente. Con ello se puede reconocer el sitio más conveniente para realizar la obra y observar las áreas de mejoramiento en el entorno geográfico y lo que se puede aprovechar por los beneficiados. Los Gaviones son estructuras de piedra acomodada, que se construyen transversal a la corriente empotrada en los taludes y colocadas en jaulas de alambre del No. 16, unidas entre sí, formando un solo cuerpo para el control de azolves ubicados estratégicamente.



La metodología recomendada para los gaviones son las recomendadas por la FAO (1998). O las utilizadas por el Colegio de Postgraduados de Chapingo. Ejemplos de éstos son los construidos en García Salinas en Zacatecas, en laderas del Tláloc en el Estado de México y en la costa de Chiapas. Este enfoque de ubicación estratégica es una alternativa a la construcción de estructuras tradicionales de "represas en cascada", como las construidas en la zona de la Malinche en Tlaxcala por SAG (1964) que son muy costosas y poco efectivas. Estas estructuras resultan costosas, porque se construyen con criterios de espaciamientos, dados por la aplicación de la fórmula: E= H/Pc x 100 señalada por Ochoa Flores (1989) resultando a lo largo de la corriente, un número de estructuras muy grande y consecuentemente los costos se incrementan hasta niveles incosteables. El significado de esta fórmula aplicada en conservación de suelos y control de torrenteras es el siguiente: E = Espaciamiento en metros entre dos represas, H = altura efectiva de la represa en metros, Pc = pendiente de la cárcava en porcentaje (%). 7.3.3 TIPO B´. REPRESAS FILTRANTES DE PIEDRA, COSTALES DE ARENA Y ESTACAS Si los gaviones resultan costosos por el tamaño de la estructura, la alternativa es la represa filtrante, que son pequeñas estructuras, que se construyen a lo largo de cárcavas y arroyos transversales al flujo de la corriente. Tienen la finalidad de retener suelo y agua en la rehabilitación de áreas erosionadas y son efectivas combinadas con prácticas parcelarias de coberteras verdes. El diseño de ubicación en la conservación tradicional, es la separación entre estructuras con distancia cima - pie y de doble y triple distancia entre represas, según la pendiente y la longitud de la cárcava, dadas por la fórmula anterior y que actualmente puede resultar inconveniente por el incremento en los costos. Sin embargo, son estructuras que pueden evitar la pérdida de suelos. Ejemplos de estructuras recientes son las construidas con piedra acomodada en Yalichao, del DTT de Margaritas Comitán, CNA-IMTA (1994-2000); las de Margaritas - Pijijiapan, CNA-IMTA, Chis., (1997-2000); las de Zanapa Tonalá, Tab., CNA-CP- (1998) y las de Centro de Veracruz (CNA-CP- (1999) y las de Huixtla, en la cuenca del río



Huehuetán, Chis., CNA-UNACH- (2000) que son sistemas de control de azolves con un enfoque productivo conservacionista de bajo costo y en el último caso aplicado en un programa de monitoreo de erosión de la CNA y el Centro para Migración y Desarrollo (CIM) de Alemania. En un sistema de control integrado estas represas juegan un papel muy importante por la variedad de tipos que pueden construirse combinadas con estacas para rebrote, que se establecen como barreras vegetativas para aumentar la vida útil de la represa, lo cual permite mejorar el entorno ecológico de sitios permanentemente arbolados. Con esta pequeña infraestructura, asociada a la labranza conservacionista de suelos agrícolas y al manejo de agostaderos, se podrán mejorar las tierras en terrenos ejidales degradados y reducir los riesgos de erosión en tierras aledañas a las corrientes de los flujos hídricos superficiales. En este planteamiento aludido, el criterio en el manejo integrado de la sub cuenca considera además de la ubicación estratégica, el vínculo con el manejo de sistemas productivos conservacionistas, sus objetivos y beneficios definidos, para que al mismo tiempo que se contrarrestre la pérdida de suelos se contribuya al incremento de la producción, para recuperar costos y alguna ganancia y que además tenga un impacto positivo en el medio físico y social, como generar empleo, preservar los recursos naturales, mejorar el entorno geográfico y el medio ambiente aunque sea en pequeña escala. La construcción de pequeñas estructuras tipo a y b, tienen como principio básico la captación, regulación, control y manejo del agua excedente de la temporada de lluvias, así como la preservación y uso productivo conservacionista de los suelos, el mejoramiento del entorno geográfico en áreas degradadas y marginadas, todo esto como alternativas viables para el desarrollo sustentable de poblaciones en el medio rural. Cada estructura donde se capte agua es tan importante, para las aves, los animales salvajes que son los primeros en aprovecharlas, resultando de suma importancia su construcción. El aprovechamiento superficial del agua en la agricultura y para el ganado es básico, además de reducir la erosión y el control de azolves, en pequeñas cuencas hidrográficas. Por ello tiene gran relevancia, en los sistemas de producción de temporal, asociados a los planes estratégicos del manejo integrado del suelo y el agua para avanzar al ampliarlo en cuencas hidrográficas.



7.3.4 TIPO C.- CABECEO DE CÁRCAVAS Se establecen en la punta de arroyos o de las cárcavas en las caídas de agua del cauce en el terreno afectado, aplicándose técnicas de protección al suelo que eviten que el agua lo siga destruyendo con el riesgo de erosionar nuevas zonas. Las estructuras pueden ser de dos tipos: las de piedra colocada en la base de la caída del agua, en el talud y sobre la parte superior superficial de la caída para proteger el suelo. El otro de tipo flexible se hace mediante estacas colocadas en el talud para rebrote y protección, barreras de carrizo y plantas acuáticas o bien mediante la siembra de pasto alfombra que funciona como cubierta protectora. Estas estructuras inertes o vegetativas mas que represas son estructuras de estabilización del perfil del suelo, que tienen un efecto protector muy efectivo para evitar el avance de erosión por cárcavas. En el programa de manejo de agua y preservación de suelos que realiza la Comisión Nacional del Agua, se han venido desarrollando diversas prácticas productivas conservacionistas, combinadas con estructuras, tendientes a controlar el agua de lluvia para utilizarla directamente en la superficie de la parcela y en las represas en el caso de torrenteras. Básicamente esto se logra con prácticas de labranza sencillas y de bajo costo, enfocadas a obtener por una parte mejores rendimientos de los cultivos con mejor manejo del agua y por otra conservar los suelos en las parcelas, para mantener su capacidad productiva en el manejo integrado de cada micro cuenca. 7.4 CONCLUSIONES 1.- La ubicación estratégica de represas de tipo a, b y c para: captar y aprovechar agua de escurrimientos, controlar los azolves y bloquear el avance de cárcavas, es una alternativa para el aprovechamiento de pequeñas corrientes hídricas, con la construcción de estructuras sencillas y bajo costo, para resolver necesidades de conservación de suelo y agua en las poblaciones marginadas, lo que puede constituirse en un programa de construcción de gran interés en el país. 2.- El planteamiento estratégico para el manejo integrado en una micro cuenca, puede servir para el desarrollo de proyectos sustentables, que eviten la degradación del suelo y la pérdida total de agua de lluvia, para aprovecharse en época de estiaje para obtener algún producto agrícola adicional y beneficiar a las comunidades. 3.- El manejo integrado de una micro cuenca hidrográfica con pequeños sistemas de captación son una alternativa viable, a las formas tradicionales de control y conservación costosas, para evitar la degradación continua de los recursos naturales, revertir las tendencias degradantes y mejorar la vida de las comunidades rurales, creando empleo y proyectando sustentos productivos.



8. CONCLUSIONES Por años en México y en todo el mundo la gente ha tenido que administrar agua para el suministro de la casa, para el uso doméstico, para el ganado, para las plantas y para usos agrícolas. Antes se desarrollaban sistemas extensos para colectar y centralizar el agua de lluvia en una gran variedad de superficies, la más común era la de los techos y se guardaba en tanques tanto como en cisternas, con el crecimiento de la población y la distribución de sistemas y equipos perforadores, los sistemas de cosecha de un agua de lluvia pura, suave, y baja en sodio se quedaron en el olvido. El desarrollo y la modernidad ha hecho que la población tan dependiente de las comodidades crezca en forma desmedida y con esto la demanda de agua, lo cual ha traído como consecuencia el agotamiento de ríos, lagos y mantos acuíferos además de la contaminación ambiental y fenómenos naturales como la erosión, que arrastra basura y todo tipo de contaminantes, hacia los cuerpos de agua, sedimentos hacia las partes más bajas concentrando las sales y otros contaminantes, por todo esto es necesario retomar las prácticas de nuestros ancestros, como ya se mencionó anteriormente la captación de agua de lluvia es una de ellas. No obstante y a pesar de las advertencias de algunos investigadores no se ha logrado concientizar a la población de la urgente necesidad de ahorrar agua y evitar su desperdicio. Se dice que el agua de lluvia que logra infiltrarse en el subsuelo viaja de 25 a 50 cm por año, mientras que los niveles de los mantos acuíferos están bajando de 3 a 10 metros por año, esto a causa de la sobreexplotación y de seguir así llegará el momento en que se tenga que disponer del agua del periodo terciario, por lo que es urgente que tomen medidas para evitar llegar a tal extremo y ahorrar el agua al máximo. Una forma de hacerlo es recolectando agua para el uso doméstico, usando la mínima cantidad de agua posible, agua de lluvia que llega de manera natural a los techos de nuestras casas canalizándola hasta un aljibe o contenedor durante el periodo de lluvias para usarse durante los meses que no llueve. Esto es viable ya que no es la primera vez que se recurre a este sistema de captación de agua de lluvia, existen lugares en todo el mundo donde la escasez de agua los obligó buscar diferentes formas de captación de lluvia, ejemplo de ello son los habitantes de Sri Lanka, honduras, Chile, Japón y algunos más. En el año de 1978, en México se desarrolló tecnologías relacionadas con el manejo de los escurrimientos superficiales y la cosecha de agua en varias regiones



del estado de Nuevo León. Estos sistemas recolectores se volvieron inservibles a causa de la falta de mantenimiento y cultura del agua. lo que deja ver que no existe la capacitación y concientización de los usuarios del agua. En el caso de la cosecha de aguas lluvia, ésta es posible aún en lugares con precipitaciones inferiores a los 100 mm anuales. El sistema comprende la acumulación del agua proveniente de las esporádicas lluvias y su canalización hacia las cisternas. Su éxito se debe a que reúne las condiciones para ser compatible con los frágiles ecosistemas secos y además, necesita modestos requerimientos técnicos y económicos. Estas practicas son más fáciles de llevar a cabo en las comunidades rurales y zonas suburbanas, ya que estas, pueden servir como piloto, puesto que difícilmente se cuenta con todos los servicios de zonas urbanas, para luego implementarlas gradualmente en las ciudades cambiando la cultura de la gente, tratando de concientizar por medio de programas educativos que incluyan la ecología como una de sus materias, independientemente de la carrera que se imparte. Esto les corresponde principalmente a las altas autoridades, las cuales tienen el poder de decisión para proponer e implantar leyes que protejan este líquido tan preciado, que además es vital para el hombre. Aún se está a tiempo de salvaguardar las reservas de agua para las generaciones futuras, se está en un alerta naranja. La destrucción de los bosques, el abatimiento de los mantos acuíferos y la contaminación ambiental continua y además ya comenzó el efecto invernadero, el cual provoca las irregularidades de las lluvias y del clima en general y, de no tomarse las medidas necesarias llegará el momento en que de nada sirvan los esfuerzos por recuperar el agua perdida.



REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS Instructivo para la operación y mantenimiento de módulos campesinos para manejo de escurrimientos superficiales. Colegio de Postgraduados, CREZAS. S.L.P. Hidrología para ingenieros 2ª edición, Linsley-Kohler-Paulus Hidrología en la ingeniería 2ª edición Germán Monsalve Sáenz Hidrología Subterránea 1era y 2ª edición E. Custodio, M. R. Llamas Hidrología 1era parte, Rolando Springall G. Hidrología de los recursos Hidráulicos, 6ª impresión Ray K. Linsley, Joseph B. Franzini. Páginas Web www.google.com.mx www.sedarh.gob.mx/sedarh.php www.cna.gob.mx/ www.worldwaterforum4.org.mx www.miliarium.com/Monografias/ www.wikipedia.com.mx

recursos hidricos en regiones …tesis.ipn.mx/jspui/bitstream/123456789/3899/1/... · unanimidad en...

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