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• Alejandro Arrecis

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BALANCE HIDRICO

Escuela de vacaciones Diciembre 2012

1. BALANCE HIDRICO EN UNA CUENCA

• Cuenca Hidrográfica: es la definida por la topografía, fácilmente delimitable sobre un mapa topográfico. • Cuenca Hidrogeológica: es un concepto que engloba también a las aguas subterráneas • Una cuenca hidrográfica constituirá también una cuenca hidrogeológica cuando no existan trasvases apreciables de aguas subterráneas de una cuenca a otra, es decir, que podamos considerar que las divisiones topográficas que dividen a la escorrentía superficial constituyen también divisorias de la escorrentía subterránea entre cuencas adyacentes. Esto se cumple en general para cuencas grandes de más de 1000 o 2000 Km2

Cuando durante un tiempo no se producen precipitaciones, un río puede continuar llevando agua por las siguientes causas:

• Nieve o hielo que se estan fundiendo • Almacenamiento superficial: lagos, embalses • Almacenamiento subterráneo: acuíferos

• • • • • •

Evaporación Evapotranspiración Precipitación Retención Infiltración Corrientes subterráneas • Corrientes superficiales

Fuentes: Guía herramientas planes de manejo de cuencas, Mercy Corps

• Balance Hídrico • Entradas = Salidas ±∆ Almacenamiento Precipitación = ET + Esc. Sup + Esc Sub ±∆ Almacenamiento

2. IMPORTANCIA DE LAS AGUAS SUBTERRANEAS

IMPORTANCIA • Forman el agua de los ríos y manantiales • Es usada para el consumo humano a través de manantiales y extracciones (pozos) • Es usada para riego de cultivos • Es usada para la industria • Tiene características físicas y químicas, de los sobre los que se mueve.

Recursos, reservas y sobre explotación • Si explotamos el agua que se puede renovar, se dice que explotamos los recursos. • Si utilizamos más agua de la que puede renovarse, se dice que estamos explotando las reservas y estamos produciendo sobreexplotación. • Mantener inalterado el balance hídrico de una región mantiene los ecosistemas en su estado natural, pero no nos permite evaluar la máxima explotación de los recursos hídricos sin llegar a sobre explotación.

• Una cierta sobre explotación inicial puede provocar un equilibrio distinto, veamos el ejemplo:

Zona radicular

Zona vadosa

Acuífero Superficial Capa confinante Acuífero Confinado

Zona radicular

Escorrentía Superficial

Infiltración Zona vadosa

Acuífero Superficial Capa confinante Acuífero Confinado

Evaporación y Transpiración

Zona radicular Infiltración/ Captación por planta/ redistribución de humedad del suelo Zona vadosa

Acuífero Superficial Capa confinante Acuífero Confinado

Flujo Lateral

Percolación hacia el Acuífero superficial

Zona radicular

Zona vadosa

Acuífero Superficial

Reevap del acuífero Percolación hacia el superficial Acuífero superficial

Capa confinante Acuífero Confinado

Recarga al acuífero profundo

Flujo de retorno

Zona radicular

Zona vadosa

Acuífero Superficial Capa confinante Acuífero Confinado

Flujo de salida de las cuencas hidrográficas

Recarga al acuífero profundo

Evaporación y Transpiración

Zona radicular

Escorrentía Superficial Infiltración/ Captación por planta/ redistribución de humedad del suelo

Flujo Lateral

Zona vadosa

Acuífero Superficial

Reevap del acuífero Percolación hacia el superficial Acuífero superficial

Capa confinante Acuífero Confinado

Flujo de salida de las cuencas hidrográficas

Recarga al acuífero profundo

Flujo de retorno

Balance hídrico de suelos • El balance hídrico del suelo se establece para las tierras agrícolas con el fin de determinar la evapotranspiración real de los cultivos y el déficit agrícola de los suelos. • El sistema hidrológico en que se basa el establecimiento de este balance incluye sólo el suelo debajo del terreno, siendo este último la región cultivada. • El sistema considerado se compone del almacenamiento de humedad del suelo y de los procesos de infiltración, evaporación directa de la humedad del suelo, transpiración por las plantas, percolación y humedad del suelo, transpiración por las plantas, percolación y flujo subsuperficial afluente y efluente.

Fórmulas • E = EV + ET • P – E – EXD = ±⌂A Para la Evapotranspiración Real Si Pi > ETPi ~ Ei = ETPi Thornthwaite supone que el almacenamiento de humedad del suelo «A» alcanza saturación cuando contiene 100 mm de agua ⌂Ai = Pi – ETPi si A < 100 mm

BALANCE HIDRICO DE SUELOS Thornthwaite Meses Jun Jul Ago Sep Oct Nov Dic Ene Feb Mar Abr May Anual Precipitación 289 257 185 147 163 101 36 10 32 14 141 228 1603 "P" (mm) Evapotranspiración Potencial "ETP" (mm) 98 99 111 123 117 118 127 152 162 198 136 121 1562 P-ETP Evapotranspiración Real "E" (mm) Cambio Almacenamiento de agua suelo "∆A" Almacenamiento del suelo "A" Excedente "EXD" (mm) Déficit Agrícola (mm)

• • • • • •

Evaporación Evapotranspiración Precipitación Retención Infiltración Corrientes subterráneas • Corrientes superficiales

Fuentes: Guía herramientas planes de manejo de cuencas, Mercy Corps

Ejemplo Balance hídrico de la cuenca del río Pixcayá Entradas = Salidas P = ETR + Esc + Ret + Rec

P= Precipitación ETR= Evapotranspiración real Esc = Escorrentía superficial Ret= Retensión (vegetal y de techos Rec= Recarga al acuífero

Balance hídrico suelos Entradas Factor Precipitación

Total

Salidas x 10⁶ mᶟ/año Factor x 10⁶ mᶟ/año 95.77 Retensión (vegetal y techos) 14.719 Escorrentía superficial 3.094 Evapotranspiración real 55.268 Recarga por precipitación 22.4844 95.77 Total 95.5654

• El valor de Retención se calcula definiendo un 20% para bosques densos y 12% para otros. • La escorrentía se calcula a partir de la siguiente operación: • Esc = Pp – Ret – Pi • Donde: • Esc = Escorrentía Superficial • Pp = Precipitación pluvial • Ret = Retensión (para valores ≤ 5 poner el dato, 5-6 poner 5) • Pi = Precipitación que infiltra (Pi = (Pp – Ret) * factor entre 0 y 1)

Valor de escorrentía superficial Factor Cálculo balance hídrico de suelos Cálculo curva duración de caudales Diferencia entre valores

Escorrentía superficial (mᶟ/año) 3,094,203.00 3,328,067.60 233864.6

Balance Acuífero E = S ± ∆ Alm

T (m²/día) 166

Entradas i w (m) Recarga (x 10⁶ mᶟ/año) T (m²/día) 0.023 1619.05 2.256259509 23 166 166 166 166 166 TOTAL 2.256259509

i 0.023 0.022 0.022 0.021 0.022 0.022

Salidas w (m) Recarga (x 10⁶ mᶟ/año) 2090 0.40354765 2714 3.61770772 1142.8 1.523329544 619.05 0.78767303 809.52 1.07907397 666 0.88776468 TOTAL 8.299096593

Balance Acuífero Entradas Factor Recarga por precipitación Recarga por retorno Recarga por infiltración Recarga lateral entrada Total Diferencia Posibles causas:

Salidas x 10⁶ mᶟ/año Factor 22.4844 Flujo base real 0.1002 Extracción de agua por pozos 1.5033 Descarga lateral de salida 1.9097 25.9976 Total 4.8537 confiabilidad de los datos de precipitación calculos de ETP, determinación de parámetros determinación recarga y descarga lateral

x 10⁶ mᶟ/año 11.4318 1.485 8.2271 21.1439