Clase 15.6 Pg. 1 de 20 15.6.

15.6.1. Introduccin

EFECTOS DEL NIVEL FRETICO EN EL MEDIO URBANO

El agua subterrnea presente en el subsuelo de las ciudades tiene cada vez ms una importancia mayor en relacin con asuntos cientficos, econmicos, sociales, legales y polticos. El impacto de las aguas subterrneas sobre una zona urbana depende de su situacin geogrfica y del estatus econmico de la ciudad o del pas. Las ciudades de frica o de Asia a menudo se enfrentan a dificultades de toda clase para conseguir abastecer agua de buena calidad. En pases desarrollados econmicamente, las dificultades se traducen en trminos econmicos y ambientales. La utilizacin del agua subterrnea reduce la presin sobre las fuentes de abastecimiento convencionales de agua potable. Sin embargo, no utilizar esta agua subterrnea puede favorecer inundaciones y daos estructurales a construcciones subterrneas (metro, parkings, ...). A pesar de que la cantidad de agua es escasa, la demanda de agua en las ciudades es importante y en muchos casos, incrementa con el tiempo, con lo que muchas grandes ciudades se remiten a aguas superficiales para el abastecimiento. Como consecuencia del crecimiento de la poblacin urbana, el uso conjuntivo de aguas superficiales y subterrneas tiene que llegar a ser comn, fomentando la necesidad de una adecuada gestin del agua. As, aunque el agua subterrnea sea de mala calidad, puede ser utilizada despus de su tratamiento para varios usos de consumacin diferentes que el de agua potable. Esto reducir la necesidad de agua de muy alta calidad. Los procesos fundamentales que afectan a las aguas urbanas no son esencialmente diferentes de los que afectan a las aguas en ambientes rurales, pero est claro que las escalas de tiempo y espacio involucradas son bastantes diferentes.

Clase 15.6 Pg. 2 de 20 Las cuestiones espacio-tiempo ms importantes relacionadas con los cambios en la cantidad y la calidad del agua subterrnea en ambientes urbanos son:

- el ciclo del agua directamente influenciado por la evolucin histrica de la urbanizacin.

- las fluctuaciones de los niveles del agua subterrnea en relacin con las actividades antropognicas.

- la importante contaminacin del agua subterrnea en relacin con las actividades humanas.

- la presencia de estructuras subterrneas permanentes o temporales (por ejemplo, zonas de construccin).

La cuantificacin de los flujos del agua subterrnea y la modelacin se convierten en tareas difciles, principalmente debidas al apremio, la falta de datos, y las dificultades de comunicacin entre la comunidad cientfica y las autoridades polticas de las ciudades. A consecuencia de esto, la hidrogeologa urbana ha emergido como un nuevo tema de estudio dentro de la hidrogeologa. Mientras que las bases del agua subterrnea estn bien establecidas, slo recientemente se reconocieron las particularidades del agua subterrnea en ambientes urbanos. Algunos de los indicios de la emergencia de la hidrogeologa urbana como tema importante son, por ejemplo, el establecimiento en 1993 de la Comisin del agua subterrnea en medios urbanos por la Asociacin Internacional de Hidrogelogos (IAH), la publicacin de artculos especializados en revistas cientficas y algunos congresos internacionales o workshops. Tales manifestaciones fueron motivadas por la fuerte interaccin entre la expansin de la ciudad y los impactos ambientales del agua subterrnea. As, la necesidad de un enfoque integrado existe. Ms importante an, es que la tarea consiste en incorporar los hallazgos en los procesos de planificacin urbana si evitamos los errores de nuestro no tan antiguo pasado. Esta clase tiende a sintetizar, a partir de la literatura existente y de nuestra propia experiencia, los diferentes temas que son significativos para el estudio de la hidrogeologa urbana. Estos temas sirven de ndice general para un estudio de aguas subterrneas en una ciudad incluyendo muchos artculos de calidad. Esto se har con un ejemplo del caso de Barcelona.

Clase 15.6 Pg. 3 de 20 Tal estudio permitir a las autoridades de la ciudad ser capaces de tener en cuenta el agua subterrnea en la planificacin de la ciudad, considerndola como un recurso alternativo (riego de parques, limpieza de las calles, distribucin en una red secundaria, abastecimiento de agua...) as como una molestia (proteccin de estructuras preexistentes, precauciones y/o permisos para futuros desarrollos). 15.6.2.

15.6.2.1.

Temas importantes en el estudio de la hidrogeologa urbana Durante los ltimos aos, varios equipos de trabajo han intentado desarrollar una metodologa comprensiva para evaluar los recursos en agua subterrnea en zonas urbanas. As pues, en general, las cuestiones que deben considerarse en primer lugar son, identificar los problemas que determinan cules son las causas y cules son los efectos de los cambios en el ciclo hidrolgico relacionados con el medio urbano, y en segundo lugar, desarrollar y aplicar metodologas para cuantificar y controlar estos efectos.

Evaluacin de la recarga y del balance de agua La comprensin del funcionamiento de cualquier acufero requiere un buen conocimiento de los flujos de agua: magnitud, importancia relativa y dependencia de los parmetros. En la Figura 15.6.1 se presenta un esquema sinttico del ciclo del agua en un ambiente urbano.

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Figura 15.6.1. Esquema sinttico del ciclo del agua en un ambiente urbano (Lerner 1997). Sin embargo, un anlisis detallado del ciclo hidrolgico en ambientes urbanos debera tener en cuenta las particularidades de cada ciudad como por ejemplo, la presencia de un ro o de una lnea de costa. Los cambios en los usos del suelo causados por el desarrollo urbano provocan trastornos del ciclo hidrolgico natural. La recarga al sistema es enormemente modificada. As por ejemplo, mientras que la infiltracin como consecuencia de las precipitaciones es reducida, la recarga total puede verse incrementada por el agua proveniente del abastecimiento y de los sistemas de alcantarillados. La estimacin de todos los trminos incluidos en el ciclo del agua en zonas urbanas todava no est estandardizada. En la mayora de los acuferos, la recarga es el trmino ms difcil de evaluar en un balance de agua. Durante aos, los hidrogelogos han trabajado en diversos mtodos para estimarla. El mtodo de evaluacin de la recarga incluye:

- Medidas directas: costoso, adems son difcilmente regionalizables en el espacio y prolongados en el tiempo.

- Balance de agua en el suelo o niveles de los acuferos. - Mtodos hidrodinmicos. - Modelacin: costoso, ya que se necesitan muchos datos. - Balance de masa de solutos: requiere un buen entendimiento del

acufero, y solutos apropiados que no son siempre fciles de encontrar.

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- Mtodos empricos: imprecisos y requieren la validacin especfica del lugar en particular.

Puesto que no existe un mtodo universal, cada uno puede encontrar una aproximacin adecuada para cada necesidad especfica. La evaluacin de la recarga en un ambiente urbano se diferencia de la recarga en los sistemas naturales fundamentalmente por dos razones:

1) Existe menos experiencia disponible. 2) Los procesos que estn involucrados son diferentes.

Por ltimo, uno tiene que tener en cuenta que la infiltracin de superficie es muy reducida porque una gran parte de la superficie de la ciudad es virtualmente impermeable. Sin embargo, este efecto puede ser contrarrestado por el incremento de la recarga de lluvia a travs de las tuberas del alcantarillado de techos o de superficies pavimentadas y por una reduccin radical de la evapotranspiracin. Adems, aparecen nuevas fuentes de recarga en las ciudades, como son los medios de distribucin del agua (en los que se registran prdidas de la red de abastecimiento normalmente superiores a 15%) o del sistema de alcantarillado. A pesar de que existen mtodos para evaluar estas fuentes, dicha evaluacin es difcil. Desde luego, la experiencia en este mbito es mucho menor que para la recarga natural y los estudios deben ser llevados para cada ciudad individualmente. Un clculo adecuado de un balance entero requiere no slo la evaluacin de la recarga, sino tambin medidas o estimaciones indirectas del flujo que proviene de cada tipo de fuente. Y adems, el hecho de que la recarga provenga en general de por lo menos tres fuentes: lluvia, abastecimiento y redes de alcantarillado (y an muchas ms fuentes pueden ser identificadas segn los casos) es una dificultad aadida.

Clase 15.6 Pg. 6 de 20 La discriminacin de fuentes es importante para determinar las causas de una posible contaminacin y la evaluacin de una gestin alternativa. Sin embargo, las medidas directas de la contribucin de una fuente en particular slo es posible en pocos casos. Pueden obtenerse estimaciones brutas indirectas a partir de la correlacin con el nmero de habitantes, la densidad de poblacin, la historia, el tipo de desarrollo urbano, el tipo y edad de los sistemas de abastecimiento y alcantarillado, etc. Aunque no conste de ejemplos en los cules se efectuaron estas estimaciones. La discriminacin de fuentes puede llevarse a cabo mediante un clculo de balance de masas involucrando diferentes especies qumicas. As, algunos autores comparan las concentraciones de solutos en zonas urbanas y rurales para decidir qu especie puede ser utilizada para la discriminacin. En cuyo caso se suelen sugerir los halgenos (F y Br), el Boro, el Zinc, el 15N y los EDTA. Cuando la fuente de abastecimiento est importada de largas distancias, existe la posibilidad de una firma isotpica, lo que sugiere la utilizacin de los istopos ambientales para discriminar entre la recarga de lluvia local y el agua de recarga importada. Algunos autores utilizaron las ecuaciones del balance de multisolutos para cuantificar la recarga en un acufero rural, y dicho mtodo se aplic para cuantificar la recarga en la ciudad de Nottingham. La metodologa consiste en seleccionar un nmero de especies qumicas e isotpicas que pudieran ser utilizadas para discriminar la tasa de recarga de las diferentes fuentes. Otro mtodo utilizado fue el del anlisis factorial y cluster para caracterizar el sistema hidroqumico del agua subterrnea. Tambin se emplean metodologas basadas en anlisis estadsticos multivariantes para estimar la proporcin de agua que llega a cada punto de medida de las diferentes fuentes; incluyendo lgicamente, cierto umbral de incertidumbre en las medidas. Esta metodologa consta de cuatro pasos:

1) Identificacin de las fuentes de recargas potenciales.

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2) Identificacin de las especies que van a ser utilizadas en el balance de masa.

3) Determinacin del valor representativo ms la incertidumbre asociada a cada fuente.

4) Aplicacin de la metodologa del anlisis multivariante para encontrar la proporcin ms probable de cada fuente en cada punto de medida.

Esta metodologa se aplic en el caso de la ciudad de Barcelona (Catalua, Espaa) para evaluar la cantidad total de agua que proviene de cada fuente y por tanto, la evaluacin del porcentaje de prdida en las redes de distribucin, de alcantarillado y la contribucin de la infiltracin directa, del ro o del mar. 15.6.2.2. Flujo de agua y modelacin del transporte de solutos La cuantificacin de los diferentes trminos incluidos en el balance de agua puede ser elaborada separadamente, pero resultara ms efectivo encontrar un modo de integrar todo los datos y as poder verificar las inconsistencias. Esto puede conseguirse mediante la modelacin. La modelacin hidrogeolgica en los ambientes urbanos est en una fase muy temprana de desarrollo. En las dcadas pasadas, la modelacin hidrogeolgica lleg a ser una herramienta fundamental en ingeniera hidrogeolgica y en investigacin. As pues, los modelos hidrogeolgicos son utilizados en un amplio rango de aplicaciones incluyendo la prediccin de fugas, el transporte de contaminantes, la simulacin de medidas de remediacin, la gestin de acuferos y la estimacin de riesgos. Sin embargo, a pesar de los esfuerzos concentrados en la evaluacin y la prediccin de las fluctuaciones del nivel del agua, queda an mucho trabajo por hacer antes de que la modelacin de la hidrogeologa urbana pueda ser considerada como una herramienta de integracin efectiva. Los modelos pueden disearse para conseguir diversos objetivos. En esta clase se consideran tres:

1) Identificacin de procesos. 2) Integracin hidrogeolgica y caracterizacin del acufero. 3) Gestin de los recursos de agua.

Clase 15.6 Pg. 8 de 20 Cabe destacar que cada modelo es especfico de un lugar, puesto que depende de la topologa urbana, del clima y de las condiciones geolgicas. Y, adems, en cada caso los trminos que contribuyen ms significativamente al balance del ciclo del agua son diferentes, as como tambin son significativas las variaciones en el tiempo. Los modelos urbanos tienen algunas particularidades que los hacen diferentes de los modelos en acuferos no urbanos. En primer lugar, deben considerar la evolucin histrica del mbito urbano, con los progresivos cambios de uso del suelo; en segundo lugar, la recarga depende bsicamente de factores especficos (notable densidad de la red de distribucin de agua), directamente relacionada con la densidad de poblacin y el tiempo durante el cual se desarroll el rea; en tercer lugar, indicar que las extracciones son difcilmente evaluables y a menudo subestimadas; y en cuarto lugar, las estructuras urbanas tienen unas caractersticas singulares en un modelo y tendran que ser estudiadas individualmente. Puede que uno de los aspectos ms significativos de un modelo de hidrogeologa urbana sea la cantidad de informacin que es necesario procesar. El hecho de que dicha informacin provenga de diversas instituciones (autoridades locales, suministradores locales, consumidores privados, archivos histricos), provoca, puesto que generalmente suele llegar en diferentes fases del proceso de modelacin, que el modelo conceptual sea revisado frecuentemente. En el marco del estudio hidrogeolgico de la ciudad de Barcelona, se elabor un modelo de flujo de agua subterrnea. Las mayores tareas consistieron en el reconocimiento geolgico de los acuferos, la creacin de un modelo conceptual (Figura 15.6.2), la discriminacin de las fuentes de recarga, las condiciones en los lmites y la parametrizacin hidrulica. El modelo fue calibrado utilizando datos piezomtricos del periodo 1900 a 1999 incluyndose explcitamente los tneles del metro y del tren.

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Figura 15.6.2. Modelo conceptual y balance hidrolgico de la ciudad de Barcelona.

A partir del modelo es posible cuantificar los trminos involucrados en el balance de agua subterrnea (Figura 15.6.2) y su evolucin en el tiempo. Uno de los resultados ms significativos del modelo es la comprobacin de que la mayor parte de la recarga proviene de las prdidas de la red de abastecimiento y de la red de alcantarillado. Adems se comprob que la descarga al mar se invirti hace solamente cinco aos. Hasta entonces, la intrusin marina era ms importante a causa de las fuertes extracciones que existan para abastecer las industrias y drenar el metro. Actualmente, estas extracciones son prcticamente nulas, por lo que la costa ha vuelto a actuar como lnea de descarga. Esto proporciona una idea de la tasa de variacin del flujo de agua subterrnea en mbitos urbanos.

Clase 15.6 Pg. 10 de 20 15.6.2.3. Fluctuaciones de los niveles de agua subterrnea. Problemas con las

estructuras subterrneas. En varias ciudades europeas, los principios de la urbanizacin se asocian a una creciente actividad industrial. La industria era un importante consumidor de agua, por eso la proliferacin de las industrias en los alrededores de las grandes ciudades generaban normalmente un importante descenso del nivel del agua. Adems, diversas industrias adicionales tambin empezaron a ser fuente de contaminacin por la filtracin de lixiviados o vertidos. La evaluacin de estos problemas, sin ni tan siquiera mencionar medidas de proteccin y de remediacin, est lejos de alcanzar un nivel de funcionalidad y de madurez. Las ltimas fases de desarrollo urbano, con el declive de las industrias localizadas en las ciudades, permitieron que los niveles de agua ascendieran otra vez. Sin embargo, la mayora de estos ascensos son simplemente recuperaciones de los niveles, pero pueden tambin ser consecuencia del incremento de la recarga que proviene por ejemplo, de prdidas en el sistema de abastecimiento, ya que en esta fase de desarrollo muchas ciudades se ven sometidas a un importante incremento de densidad de poblacin. El ascenso de los niveles de agua puede tambin afectar a las estructuras urbansticas que fueron diseadas en periodos en los que los niveles estaban ms bajos, y probablemente construidos sin pensar que los niveles podran un da alcanzar la altura que actualmente tienen. Muchas ciudades europeas sufren actualmente estos problemas que afectan los tneles del metro, los parkings subterrneos, las bodegas y la parte trinchada de las carreteras. Cabe destacar que recprocamente, las estructuras urbanas pueden afectar el flujo de aguas subterrneas, as como actuando, por ejemplo, de barreras al flujo natural. Adems, durante la construccin es usual bajar el nivel de agua durante un periodo, lo que a parte de ser caro modifica localmente el flujo de agua. La interaccin entre las aguas subterrneas y las infraestructuras tiene dos aspectos: las estructuras interrumpen el flujo natural de agua subterrnea, mientras que la circulacin de agua subterrnea supone diversos problemas y

Clase 15.6 Pg. 11 de 20 amenaza las estructuras. En este segundo aspecto, tenemos que considerar por separado los efectos del ascenso y del descenso del nivel del agua subterrnea, puesto que los problemas relacionados con los dos casos son bastante diferentes. El descenso del nivel del agua subterrnea puede provocar la subsidencia de sedimentos recientes normalmente consolidados. Con lo que este fenmeno puede ser causado no slo por efecto de un bombeo, sino tambin por la construccin de estructuras subterrneas. En primer lugar, las estructuras pueden actuar como barreras en contra del flujo natural, modificando los niveles localmente. En segundo lugar, en la literatura se destacan varios casos que se refieren al impacto ambiental provocado por los tneles y las construcciones subterrneas en sus alrededores, y principalmente relacionados con el flujo, provocndose problemas tcnicos para la construccin; como muy bien conocen los excavadores de tneles. Las predicciones de las variaciones de los niveles del agua subterrnea causadas por la construccin fueron consideradas como una tarea difcil durante aos. Algunos de los mayores problemas residen en tratar de encontrar la localizacin ms apropiada para las medidas, la escala de tiempo para las medidas y la metodologa para cuantificar los cambios de nivel de agua subterrnea. La subsidencia puede alcanzar una extensin regional cuando est provocada por un exceso de bombeo. Este tipo de subsidencia incrementa el riesgo de inundacin durante las tormentas, con lo que se dificulta el drenaje, como sucede por ejemplo, en Venecia. La compactacin de formaciones relativamente poco profundas puede afectar a los edificios, produciendo asentamientos diferenciales en edificios que reposan sobre fundaciones diferentes. Y cabe indicar que la subsidencia es un fenmeno generalmente irreversible. Los descensos de agua subterrnea causan problemas adicionales en ciudades costeras, puesto que unos niveles ms bajos favorecen la intrusin marina. Esto supone que el agua marina entre en contacto con fundaciones

Clase 15.6 Pg. 12 de 20 metlicas y estructuras enterradas, incrementndose la corrosin por aguas salinas y sulfatadas. Existe an otro problema como consecuencia del descenso de los niveles de agua en los edificios fundados sobre soportes de madera. Cuando estos soportes, inicialmente localizados en la zona saturada, se resecan por el descenso del nivel del agua, su tasa de degradacin se acelera, con el subsiguiente dao sobre el edificio. Cuando la recarga aumenta y las extracciones disminuyen, la situacin se invierte y el nivel de agua subterrnea asciende. Las consecuencias directas son la inundacin progresiva de los espacios subterrneos y de las excavaciones, y la reduccin de la capacidad de drenaje de los sistemas en caso de tormentas. Esta reduccin de la capacidad de drenaje puede originar periodos de inundaciones ms frecuentes y ms prolongados. Adems, pueden registrarse otras muchas afecciones de las estructuras subterrneas, entre las que destacan los problemas de filtracin y de levantamiento como en tneles, parkings, bodegas, alcantarillado, as como otra vez, daar las fundaciones de edificios que pueden o no ser impermeables. Los niveles del agua subterrnea en Barcelona han seguido la evolucin tpica de una ciudad industrial. As, las extracciones de agua para el uso industrial increment a partir de los principios del siglo XX y llegaron a un mximo de 60 a 70 m3/ao en los aos 70. Los descensos en diferentes lugares de la ciudad variaron desde algunos metros hasta ms de 15 m en ciertas zonas. Sin embargo, los bombeos fueron drsticamente reducidos a partir de los aos 70 a causa de la contaminacin y de la migracin de las industrias. Lo que ha supuesto que los niveles de agua hayan recuperado valores similares a los de hace un siglo, excepto en algunas zonas. Una parte importante de la red del metro y varios de los actuales edificios de Barcelona fueron construidos durante los aos 1952 1975, coincidiendo con el periodo de mximo descenso. En esta poca, ningn diseador ni constructor pudo prevenir que los niveles de agua subterrnea pudieran

Clase 15.6 Pg. 13 de 20 recuperar su nivel inicial. En la actualidad se constata que el agua subterrnea est causando serios problemas a la ciudad en general y a los particulares. La red de metro tiene problemas de filtracin en varias zonas, que obliga a bombear aproximadamente 10 15 millones de m3 al ao desde el interior del tnel del metro. Anlogamente sucede en la red ferroviaria, donde se bombean 5 millones de m3 al ao. Los emplazamientos de parking y otros edificios tienen el mismo problema, aunque con caudales menores. Y todo ello con el agravante de que la situacin no se concentra en una rea pequea ms o menos localizada, sino que se extiende por toda la ciudad, y particularmente cerca de la costa como se observa en la Figura 15.6.3.

Filtraciones en edificios Filtraciones en metro

Figura 15.6.3. Mapa de la ciudad de Barcelona con la localizacin de las filtraciones de aguas

subterrneas en los edificios y en el metro como consecuencia del ascenso del nivel piezomtrico.

Clase 15.6 Pg. 14 de 20 15.6.2.4. Contaminacin de las aguas subterrneas urbanas La contaminacin del agua subterrnea ha sido el centro de atencin de los esfuerzos durante la investigacin en las dos ltimas dcadas. En consecuencia, la contaminacin a partir de focos puntuales as como la originada por la agricultura ha sido relativamente bien conocida. El comportamiento de varios contaminantes tambin es conocido. Sin embargo, el mbito urbano es nico por varios motivos. Las aguas subterrneas urbanas pueden ser contaminadas por varias fuentes, aunque la ms importante contina siendo el sistema de alcantarillado. Otras fuentes de contaminacin pueden ser los tanques de almacenamiento o simplemente residuos slidos y materiales depositados en el suelo. Cabe destacar que la mezcla del agua de alcantarillado, con una importante carga en materia orgnica, con el agua del sistema de abastecimiento, generalmente clorada, puede dar lugar a una contaminacin adicional por compuestos recalcitrantes. Adems, los cambios en la qumica del agua subterrnea pueden movilizar compuestos txicos como los metales pesados. Por otro lado, en ocasiones se producen mejoras significativas en la calidad del agua como consecuencia de la oxidacin de la materia orgnica. Sin embargo, se sabe poco sobre los ciclos de contaminacin y el comportamiento de los contaminantes. Las fluctuaciones de los niveles de aguas subterrneas pueden tener consecuencias dramticas y extenderse a lo largo de escalas de tiempo muy prolongadas. As por ejemplo, el ascenso del nivel de agua moviliza los contaminantes por lixiviacin directa y por cambios en las condiciones qumicas bajo las cuales los contaminantes fueron movilizados. Luego, la contaminacin directa desde los sistemas de alcantarillado es frecuente en la mayora de las ciudades. La Figura 15.6.4 muestra un ejemplo de dicha clase de contaminacin en una gran ciudad en Tailandia.

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Figura 15.6.4. Ejemplo de contaminacin directa.

Los principales contaminantes que se detectan en una ciudad incluyen diferentes compuestos del nitrgeno, detergentes, compuestos medicinales y sus metabolitos, cafena, AND, EDTA..., entre otros. Sin embargo, todava es difcil la cuantificacin de estos procesos y la evaluacin de las prdidas de alcantarillados en una ciudad. Adems, la aparicin de nuevos contaminantes como resultado de la mezcla y de la degradacin parcial slo se conoce en parte. Existen fuentes adicionales de contaminacin como son los derrames de gasolina, agua de mezcla entre agua de alcantarillado y agua de abastecimiento (que puede producir compuestos clorados), filtraciones de ros contaminados, intrusin marina... La proteccin del agua subterrnea se basa en reglas empricas, por lo que se hace necesario obtener indicadores de contaminacin; puesto que la calidad del agua es crucial para determinar su uso potencial en una ciudad. En Barcelona, las tres mayores fuentes de contaminacin identificadas son las prdidas de los sistemas de alcantarillado, la infiltracin de las aguas de escorrenta y la intrusin marina.

Clase 15.6 Pg. 16 de 20 En el caso de la intrusin marina, su evolucin est relacionada con la evolucin de los niveles del agua subterrnea, y existe una dependencia lineal o correlacin con el desarrollo industrial de la ciudad. En la parte Este de la ciudad, que corresponde al delta del ro Bess, la intrusin marina fue detectada hasta 2 km desde la costa durante los aos 1970. La recuperacin de los niveles de agua invirtieron la direccin del flujo y algunos de los pozos que estaban altamente salinizados son ahora de nuevo similares en valores de conductividad elctrica que en 1950 (Figura 15.6.5).

Figura 15.6.5. Evolucin del nivel piezomtrico y de la concentracin en cloruros en relacin a la extraccin en el pozo de Montsols en el acufero del Bess (Barcelona)

15.6.3. Gestin sostenible del agua subterrnea Desde hace ya algunos aos, en el presente y seguramente en el futuro, varias ciudades tendrn que hacer frente a problemas de gestin que claramente podrn ser ligados al agua subterrnea. Por tanto, si se aplican polticas de gestin inadecuadas, los problemas no sern atendidos correctamente lo que provocar impactos sociales y econmicos significativos.

Clase 15.6 Pg. 17 de 20 Para juntar esfuerzos en la determinacin de metodologas de gestin, as como para mejorar los criterios comunes, es necesario definir la vulnerabilidad del acufero y las reas de riesgo, adems de caracterizar la interaccin entre el agua subterrnea y las actividades antrpicas en estos sistemas urbanos tan complejos. La evaluacin de la vulnerabilidad del acufero en las zonas urbanas es importante para la prevencin de la contaminacin como parte de la planificacin de usos del suelo. Los problemas que aparecen ms frecuentemente como consecuencia de esta relacin deben ser compilados, as como el criterio adoptado por las autoridades locales y los que toman las decisiones y sus motivaciones, tipificando los problemas particulares que se deben considerar en la gestin del agua subterrnea en el mbito urbano. Los modelos tambin deberan incidir en el criterio de optimizacin global de los recursos en agua, buscando polticas que permitiran salvar y reutilizar el agua o estudiar la determinacin de algunos cuerpos de agua como nuevo recurso. En cualquier caso, los posibles usos del agua subterrnea estn supeditados a su calidad y a su posible evolucin con el tiempo en relacin con las diferentes fuentes de recarga. La definicin de los modelos de gestin requiere el concurso de herramientas que sean capaces de almacenar, integrar y gestionar un gran volumen de datos georeferenciados, permitiendo adems un tratamiento rpido de toda la informacin en la zona modelada, como por ejemplo el Sistema de Informacin Geogrfica. La informacin tendra que ser fcilmente transformada en una base de datos, y el sistema debe poseer una elevada capacidad para mostrar los resultados de una manera fcilmente utilizable por el usuario. La Figura 15.6.6 muestra un ejemplo de este tipo de modelo y que se emplea en la ciudad de Rotterdam.

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Figura 15.6.6. Modelo de sistemas de informacin geogrfica que se utiliza en la ciudad de

Rtterdam.

Una necesidad adicional de estos sistemas es que tienen que ser econmicos y fciles de utilizar, as como tener una interaccin directa con los modelos de agua subterrnea. En Barcelona, el modelo de flujo del agua subterrnea fue desarrollado en combinacin con las autoridades locales. La idea era la de utilizar el modelo como una herramienta de gestin preliminar y de hecho, el modelo ya fue utilizado para temas de gestin en numerosos proyectos. 15.6.4. Resumen y conclusin La demanda excesiva en agua, el deterioro de la calidad del agua potable, y los problemas generales de discrepancia en el tiempo y en el espacio entre la

Clase 15.6 Pg. 19 de 20 demanda y la disponibilidad del agua son problemas generales en la mayora de las ciudades del mundo. En el futuro, ser absolutamente necesario disear un uso ms eficiente y ecolgico de los recursos en agua. El desarrollo de las zonas urbanas produce cambios en el ciclo hidrogeolgico, y dichos cambios se convierten en impactos sociales, econmicos y ambientales. En consecuencia, la hidrogeologa urbana emergi en los ltimos aos como un tema nuevo de estudio dentro de la hidrogeologa. En esta clase, se han sintetizado los diferentes temas ms significativos en hidrogeologa urbana y que constituyen las lneas guas de un estudio general de hidrologa subterrnea en una ciudad, incluyendo los problemas de cantidad y de calidad. Establecer un modelo conceptual para cualquier acufero requiere un conocimiento de los flujos de agua, lo que comporta la evaluacin de los trminos ms importantes que contribuyen a la recarga y a la descarga. La evaluacin de la recarga en el mbito urbano es esencialmente diferente que para los sistemas naturales por dos razones:

1) Se dispone de menos experiencia. 2) Se encuentran involucradas diferentes fuentes.

Un clculo correcto de un balance de agua requiere no solamente la evaluacin de la recarga, tambin medidas directas o estimaciones indirectas del flujo que proviene de las diferentes fuentes. Los modelos de flujo y transporte pueden ser utilizados para la integracin conceptual de datos, adems permiten cuantificar y predecir la evolucin de los niveles de agua subterrnea y su implicacin sobre la calidad del agua; y de esta manera pueden influenciar decisiones sobre la urgencia de acciones que incluyen la planificacin del control o de la mitigacin. Una de las peculiaridades de la hidrogeologa urbana es la presencia de estructuras subterrneas que reaccionan con el agua subterrnea. Dicha relacin puede ser vista bajo dos puntos de vista: las estructuras subterrneas perturban el flujo natural del agua y su calidad, y el agua subterrnea puede producir diversos problemas sobre las estructuras. En este ultimo caso hay que

Clase 15.6 Pg. 20 de 20 considerar por separado los efectos del ascenso del nivel de agua y los de su descenso, porque el tipo de problemas relacionados con ambos casos son diferentes. La contaminacin de las aguas subterrneas en el mbito urbano puede considerarse como un tema en si mismo por varias razones, y que pueden resumirse en la gran cantidad de fuentes potenciales de contaminacin, as como el elevado nmero de diferentes contaminantes que se pueden detectar en una ciudad. La proteccin del agua subterrnea se basa en reglas empricas, por lo que existe una necesidad de indicadores de contaminacin. Un trabajo integrado involucra el uso de modelos hidrogeolgicos que puedan ser entendidos por las autoridades. Adems, los modelos de gestin tienen que estar basados en un cierto criterio que permitira definir, caracterizar y cuantificar el riesgo potencial de los acuferos o de los sistemas naturales asociados, as como las estructuras urbanas, con toda la implicacin que supone sobre la poblacin. En este sentido existe una necesidad de incluir los aspectos sociales y polticos dentro de los estudios de hidrogeologa urbana. Esto permitira a los gobernantes de las ciudades considerar el agua subterrnea como uno de los temas que hay que tener en cuenta en la planificacin de la ciudad, y probablemente los costes del control sean considerablemente menores que el coste econmico total de lo que hubiera costado si los cambios de niveles o de calidad del agua no se hubieran considerado. Finalmente, los diferentes problemas que se han puesto como ejemplo para el caso particular de la ciudad de Barcelona, muestran como es posible pasar con xito a travs de las diferentes fases de la identificacin de los procesos, la conceptualizacin, la cuantificacin del flujo, la modelacin y la gestin en un sistema urbano complejo.

Figura 15.6.6. Modelo de sistemas de informacin