Agua subterránea en ciclo hidrológico (con diagrama)
Lea este artículo para aprender sobre las aguas subterráneas en el ciclo hidrológico.
El agua subterránea es un componente del ciclo hidrológico completo de la tierra. Para todos los propósitos prácticos, el agua subterránea proviene de fuentes de agua superficial. El agua se infiltra en el suelo mediante un proceso de recarga natural. Las precipitaciones, el agua del flujo de la corriente, los embalses y los lagos son las fuentes de infiltración. También el riego de superficie contribuye a la recarga artificial.
Esta agua infiltrada luego se mueve hacia el suelo bajo la fuerza de la gravedad. Cuando se alcanza una zona de saturación, el agua comienza a fluir lateralmente. La dirección del flujo es controlada por las condiciones de los límites hidráulicos.
La descarga de agua subterránea representa el retorno del agua sobre la superficie del suelo, principalmente en los cuerpos de agua, en forma de manantiales y filtraciones en los arroyos. La evaporación y la transpiración son otros modos de descarga. La descarga artificial se realiza en forma de bombeo de aguas subterráneas. El ciclo hidrológico que se muestra en la Fig. 16.2 hace que la contribución del agua subterránea sea clara.
Esencialmente toda el agua subterránea está en movimiento. El agua subterránea se mueve en respuesta a un gradiente hidráulico de la misma manera que el agua que fluye en un canal abierto o una tubería. Sin embargo, el flujo de agua subterránea está considerablemente restringido por la fricción con el medio poroso a través del cual fluye. Esto resulta en bajas velocidades y altas pérdidas de carga. Las velocidades pueden variar desde unos pocos centímetros por año hasta unos pocos metros por día.
Como se puede ver en la Fig. 16.2, los estratos de subsuelo permeables sirven como un conducto para la transmisión de agua. También actúa como reservorio de agua subterránea al almacenar agua durante varios períodos de tiempo. Así se completa el ciclo hidrológico. Cuando se acumula suficiente vapor de agua en la atmósfera, el ciclo se repite nuevamente.
Los componentes del agua subterránea en el ciclo hidrológico para cualquier área se pueden representar mediante una ecuación:
=s = recarga - descarga
En esta ecuación, representss representa el cambio en el almacenamiento de agua subterránea durante el período en estudio. Académicamente, durante un largo período de tiempo y en condiciones naturales, el valor será cero, ya que la recarga es igual a la descarga. Sin embargo, debido a las actividades humanas, esto rara vez sucede, lo que agrega recarga artificial y causa la descarga para hacer la ecuación compleja.
Si el almacenamiento de agua subterránea en un área es menor al final del período de tiempo seleccionado que al comienzo, se indica que la descarga ha excedido la recarga. Por el contrario, si el almacenamiento de agua subterránea al final del período supera al inicio, se indica que la recarga ha excedido la descarga.
Los términos en el lado derecho de la ecuación (1) anterior, es decir, la recarga y la descarga, se constituyen como se describe a continuación:
Recarga a los acuíferos:
La recarga de fuentes naturales incluye lo siguiente:
(i) Percolación profunda de la precipitación:
La percolación profunda de la precipitación es una de las fuentes más importantes de recarga de agua subterránea. La cantidad de recarga en un área particular está influenciada por la cubierta vegetal, la topografía y la naturaleza de los suelos; así como el tipo, intensidad y frecuencia de precipitación.
(ii) Filtración de arroyos y lagos:
La filtración de arroyos, lagos y otros cuerpos de agua ES otra fuente importante de recarga. En la estación húmeda, cuando los niveles de agua subterránea pueden ser altos, la influencia de la filtración puede ser limitada. Sin embargo, en las regiones donde todo el flujo de arroyos puede perderse en un acuífero, la filtración puede ser de gran importancia.
(iii) Desbordamiento de otro acuífero:
Un acuífero puede ser recargado por el flujo de un acuífero cercano, conectado hidráulicamente.
(iv) Recarga artificial:
La recarga artificial al agua subterránea puede lograrse a través de sistemas planificados o puede ser imprevista o no intencional. Las principales contribuciones planificadas al reservorio de agua subterránea pueden ser a través de terrenos de expansión, estanques de infiltración y pozos de recarga.
Las aplicaciones de riego y otras actividades sanitarias y domésticas tienen un efecto similar, pero generalmente no intencional. Las filtraciones de embalses, canales, zanjas de drenaje, estanques y estructuras de transporte y embalses de agua similares pueden ser fuentes locales de recarga de agua subterránea. La recarga de dichas fuentes puede cambiar completamente el régimen de agua subterránea en un área considerable.
Descarga de aguas subterráneas:
Las pérdidas del depósito de agua subterránea ocurren de las siguientes cuatro formas:
(i) Filtración a arroyos:
En ciertos tramos de arroyos y en ciertas estaciones del año, el agua subterránea puede descargarse en los arroyos y mantener sus flujos de base. Esta condición es más frecuente en áreas húmedas que en áreas áridas o semiáridas.
(ii) Flujo de manantiales:
Los manantiales existen donde la capa freática cruza la superficie de la tierra o un acuífero confinado a la superficie.
(iii) Evaporación y transpiración:
El agua subterránea puede perderse por evaporación si el nivel freático está lo suficientemente cerca de la superficie de la tierra para mantener el flujo mediante el aumento capilar. Además, las plantas pueden transpirar agua subterránea desde la franja capilar o la zona saturada.
(iv) Descarga artificial:
Los pozos y los desagües se imponen retiros artificiales en el almacenamiento de agua subterránea y en algunas áreas son responsables del mayor agotamiento.
