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Ingenierıa del Agua, Vol. 17, No 2, Junio 2010

LAS AGUAS SUBTERRANEAS COMOELEMENTO BASICO DE LA EXISTENCIADE NUMEROSOS HUMEDALESEmilio CustodioDept. Ingenierıa del Terreno, Universidad Politecnica de CatalunaGran Capita s/n, Edif. D2, 08034 [email protected]

Resumen: Una importante proporcion de humedales dependen del aporte de agua subterranea, tanto mas cuanto mas arido esel clima. Las posibles situaciones varıan entre a) aquellas que responden a afloramientos del nivel freatico o a situaciones dedonde el nivel freatico es somero pero asequible a las plantas freatofitas –criptohumedales–, con fluctuaciones entre estacionalesclaras a casi permanentes, y b) aquellas en que dependen de descargas profundas de acuıferos y que son de poco fluctuantes acasi sin cambios a lo largo del tiempo. En las caracterısticas no solo tiene importancia el caudal de agua subterranea aportadosino su composicion quımica y la forma en que la parte de agua no evaporada y la totalidad de las sales contribuidas pueden serdescargadas para ası mantener una salinidad constante o moderadamente fluctuante, o bien llegar a situaciones de acumulaciony finalmente a la formacion de salares. Las extracciones de agua de los acuıferos asociados a los humedales puede suponercambios notables en su extension, en la biologıa y en la salinidad y composicion del agua. El agua necesaria para la conservacionde los humedales para preservar sus valores naturales y los servicios que proporcionan a la sociedad procede del mismo recursohıdrico subterraneo que el que proporciona el agua que se extrae para usos humanos; por lo tanto se interfieren. Ası se requiereuna gestion hıdrica y territorial a fin de lograr un compromiso y buscar una complementariedad dentro de un acuerdo social, enparte de arriba abajo y en parte y necesariamente de abajo arriba por intervencion de los usuarios y la sociedad civil. Todo ellorequiere conocimiento, estudios, investigacion, observacion y normativa.

INTRODUCCION Y ASPECTOS GENERALES

Los humedales son rasgos del territorio que secaracterizan por la presencia permanente o tem-poral de una lamina de agua somera o un nivelfreatico a poca profundidad que sea accesible porlo menos a parte de la vegetacion. Se encuen-tran en casi todas las regiones del mundo, consuperficies desde menos de una hectarea a mu-chos km2. Reciben diversos nombres tales comoareas palustres, pantanos lagunas, tablas, ibones,“aiguamolls”, bofedales (en los altos andinos),. . . segun sus caracterısticas y designaciones loca-les (Gonzalez–Bernaldez, 1992a). Marisma hacereferencia a los humedales costeros. Son lagos sila profundidad es notable y se llega a formar unaestratificacion del agua, si bien en sus margenespueden existir frecuentemente humedales propia-mente dichos. Los humedales son mas frecuen-tes en areas llanas –con un gran desarrollo en laspampas sudamericanas–, en areas costeras planasy en depresiones del terreno. Son mas frecuentesen zonas lluviosas, mas si el terreno es de bajapermeabilidad, pero tambien existen en zonas ari-das, donde resultan de gran interes e importancia

ecologica y paisajıstica (Garcıa Vera, 1994), de-presiones y llanos perifericos, ası como tambienen altiplanos, entre los que son de notoria impor-tancia los existentes en ambientes aridos andinos(Acosta y Custodio, 2008).

Los humedales son en general areas de granproductividad vegetal y ricos en fauna, con ele-vada diversidad de especies. Los fondos planosy ligeramente inclinados, fluctuantes entre seco yhumedo, forman playas. Lo mas comun es que elagua de los humedales sea dulce, pero se puedeencontrar agua salina, tanto en areas costeras co-mo continentales, pudiendo llegar a ser salmuerasy con precipitacion y deposito de sales en los sa-lares.

Se pueden desarrollar humedales a lo largo devalles fluviales, en las zonas mas bajas de cuen-cas geologicas, en deltas interiores o costeros,allı donde los abanicos aluviales se convierten enllanuras de baja permeabilidad, y en muchas otrassituaciones (Cowardin et al., 1979; Gonzalez–Bernaldez, 1988; Brinson, 1993, . . . ). Los hume-dales pueden pasar a lagos y rıos, pueden ser per-manentes o fluctuantes, estacional o interanual-mente. La fluctuacion es una importante carac-

© Fundacion para el Fomento de la Ingenierıa del Agua ISSN: 1134–2196 Recibido: Diciembre 2009 Aceptado: June 2010

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terıstica ecologica de muchos humedales, inclui-dos los en relacion con las aguas subterraneas, enespecial cuando la vegetacion riberena asociadatiene un consumo de agua con notorias variacio-nes estacionales.

Historicamente los humedales han sido consi-derados como terrenos baldıos e insalubres –y enocasiones aun se les considera ası– asociados amalaria y otras enfermedades hıdricas, resultan-do una molestia y peligro para el hombre, el queademas ha deseado ocuparlas –“sanearlas”– pa-ra establecer cultivos y criar ganado, olvidandosu importante papel ecologico y como genera-dor de servicios utiles a la sociedad y beneficioseconomicos, a veces muy notables. El resultadoha sido que desde la antiguedad se los ha ido des-truyendo, rellenandolos o drenandolos, con fre-cuencia con apoyos e incentivos gubernamentales(Garcıa Novo et al. , 2009). La escasa aceptacionsocial hasta epocas recientes se deriva en parte deantiguas leyendas y mitos, que aun se reflejan enla literatura actual. En muchos paıses se ha llega-do a destruir hasta el 80 % de la superficie primi-tiva de humedales y en otras se va en este camino,como en areas tropicales donde se busca ademasuna riqueza maderera que en buena parte es no re-novable y que lleva a una seria degradacion delterritorio.

Muchos humedales son el resultado de proce-sos geologicos activos de evolucion relativamenterapida, y por lo tanto se modifican hacia otros ras-gos del territorio a lo largo de siglos y aun de solodecenios, mientras se crean otros. Influyen nota-blemente los cambios climaticos, como el maxi-mo glacial hace 18000 anos, el paso a un intergla-cial hace 10000 anos –con elevacion de 130 m delnivel del mar hasta la posicion actual– y los cam-bios posteriores, como la reciente “pequena eraglacial” desde el siglo XVII a principios del XIX,lo que parece un calentamiento actual, y el posi-ble calentamiento futuro por el aumento antropicode los gases de efecto invernadero. La evolucionen Donana atribuible al cambio climatico histori-co ha sido estudiada por Sousa y Garcıa Murillo(2005) y Sousa et al. (2006; 2009).

La consideracion de los humedales ha mejoradonotablemente en las ultimas decadas, en especialen paıses desarrollados, como los Estados Uni-dos de Norteamerica (USA) y la Union Europea(UE) en las ultimas decadas, al irse reconociendosus valores ecologicos, que en definitiva constitu-yen un valor economico y social a traves de losservicios que proporcionan (Llamas et al., 1992;Barbier et al., 1997; Adams et al., 1991). En Es-pana la proteccion de los humedales, entre otras

disposiciones legales, parte de la Ley de Aguasde 1985, que obliga a las Autoridades del Agua atenerlos en cuenta y gestionarlos, y ahora es unrequisito de la Directiva Marco del Agua euro-pea (DMA, 2000), transpuesta a la legislacion es-panola en 2003. Ademas existen acuerdos interna-cionales a los que Espana se ha adherido.

Muchos humedales dependen de la lluvia localque cae sobre su superficie, con aportes acrecenta-dos por la escorrentia de un area mayor alrededor,o se mantienen por crecidas periodicas de rıos quese extienden sobre la llanura aluvial o por las areasllanas terminales, o por aportaciones de afluentescuya descarga queda dificultada por la formacionde diques laterales a lo largo de un rıo principal.Los humedales costeros pueden estar asociados ala marea marina, y pueden tener una mayor o me-nor influencia de aportes hıdricos continentales, aveces dominantes en determinadas areas, como enlas actuales marismas de Donana.

Otros muchos humedales dependen total o par-cialmente de la descarga de aguas subterraneas,aunque esta caracterıstica no ha sido suficiente-mente reconocida hasta epocas relativamente re-cientes. Presentan una gran variedad de formas,circunstancias, salinidades y valores ecologicos.En general son mas estables que las que dependendel agua superficial, a veces muy estables, tantoen lo que se refiere a la presencia de agua comoa su composicion quımica. En muchas ocasionesson el reducto permanente de vegetacion y el re-fugio de la fauna local en epocas secas, en quelos otros humedales se secan. Entre los humedalesque dependen del agua subterranea hay que incluirlos criptohumedales, es decir areas en que nuncao solo ocasionalmente hay agua en superficie, pe-ro en las que el nivel freatico es somero y permiteuna vegetacion que puede recibir agua por ascen-so capilar o cuyas raıces llegan a esa zona capilar(plantas freatofitas); ası complementan el aportede agua de precipitacion almacenada en el suelocon la extraccion de agua subterranea en las epo-cas de deficit hıdrico en el suelo. Las relacionesentre la vegetacion y el agua en el humedal es engeneral complejo y hasta epocas recientes no se haavanzado en su caracterizacion, tanto deterministacomo estocastica (Munoz Reinoso, 2001; Laio etal., 2009; Tamea et al., 2009; Muneepseerakul etal. , 2008).

Una de las primeras publicaciones enfocada alos humedales que dependen del agua subterraneaes la de Winter y Llamas (1993); el tema fuetratado en detalle en un seminario especializa-do en Harvard, Massachussets, organizado por elMIT (Massachussets Institute of Technology) y

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la UCM (Universidad Complutense de Madrid).En lo que se refiere a Espana, Llamas (1987) pu-blico una sıntesis hidrogeologica y despues Mon-tes et al. (1995) prepararon guıas para la restau-racion, con un inventario reciente (Montes et al.,2008). Otros inventarios pueden encontrarse enAlonso (1987; 1998) y DGOH (1991) y un recien-te estado de la situacion general de los humedalesen Espana en Garcıa Novo et al. (2009).

CONDICIONES DE LOS HUMEDALES QUEDEPENDEN DEL AGUA SUBTERRANEA

Los humedales que dependen del agua sub-terranea son areas de descarga de la misma. En unsistema de flujo regional (Toth, 1971, 2009; Cus-todio y Llamas, 1976/1983, Gonzalez–Bernaldez,1992) corresponden a flujos locales, intermediosy regionales, progresivamente mas estables encaudal y composicion quımica; en determinadassituaciones hidrogeologicas los flujos regionalespueden llegar a ser relativamente mineralizados o

incluso salinos. La Figura 1 es una representacionesquematica de humedales de interseccion del ni-vel freatico con la superficie del terreno en un areade pendiente suave o grande. Estas areas de des-carga en general son solo una pequena parte de laextension del acuıfero y suelen tener forma alar-gada o localizada, continua o discontinua. Inclusoen el fondo de las pequenas o grandes depresio-nes, la mayor parte de la descarga de agua sub-terranea y su accesibilidad para las plantas es alo largo de franjas ya que la parte central de la de-presion suele estar ocupada y confinada frecuente-mente por sedimentos de baja permeabilidad, queademas pueden contener agua salobre o salina, yque en epocas secas se desecan si no hay sufi-ciente flujo ascensional de agua subterranea pa-ra mantener la humedad; si parte de esta descargase concentra en areas determinadas aprovechan-do heterogeneidades del terreno se pueden formarareas de humedad preferente, incluso descargas deagua identificables (ojos, “ullals”), a veces acom-panadas de arenas movedizas.

Figura 1. Dibujo esquematico que muestra la formacion de una serie de humedales freaticosen terreno en pendiente con alternancia de altos y bajos, en un area que recibe flujonotable desde mas arriba

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Figura 2. Formacion de humedales intermedios. Caso de los Estanys (lagunas) de Basturs, Conca deTremp, en el centro de Cataluna (Lleida), segun Pascual (1992)

Figura 3. Representacion simplificada del flujo del agua subterranea en el bajo Ebro y delta, sur deCataluna, segun Bayo et al. (1996)

Si las circunstancias hidrogeologicas son favo-rables pueden aparecer humedales que dependendel agua subterranea en areas de interfluvio, yasea por interseccion con el nivel freatico en ma-teriales poco o moderadamente permeables, o enlugares en que los acuıferos profundos afloran opueden descargar por fallas no selladas. Ejemplosson los de Fuentedepiedra, Malaga (ITGE, 1999)y Basturs, cerca de Tremp, Lleida (Pascual, 1992),como muestra la Figura 2. Numerosos humedalesse forman donde areas extensas de acuıfero librepasan lateralmente a cautivo, pues allı se fuerzauna descarga continuada, tanto continentalmente(tal es el caso de la periferia del gran acuıfero

Guaranı, en Sudamerica) como por la existenciade sedimentos litorales recientes de baja permea-bilidad, como esquematiza la Figura 3.

Los humedales alimentados por agua sub-terranea que dependen de niveles freaticos situa-dos en zonas altas, de cabecera o de llanuras sonmas fluctuantes que los de zonas bajas. La fluctua-cion tambien se aumenta cuando la vegetacion delarea capaz de utilizar el agua subterranea extraeen unas estaciones un caudal importante de agua(verano), mientras no lo hace en otras (invierno).Este efecto es notorio en el caudal circulante porel Arroyo de La Rocina, en Donana (Trick, 1998;Custodio et al. , 2009).


Figura 4. Flujo tridimensional del agua subterranea hacia el lago Michigan por un mediogeologico de permeabilidad desde moderada (arenas dunares, depositos glaciaresy basamento) a pequena (till glacial) (Shedlock et al., 1993)

Las condiciones hidrogeologicas de los hume-dales que dependen del agua subterranea cambianenormemente de un lugar a otro segun el area derecarga y su tasa, caudal de descarga, distribucionde la permeabilidad regional y local, tamano delacuıfero, topografıa, rasgos sedimentarios localesen el entorno del area de descarga, . . . con especialrelevancia de las relaciones con las aguas super-ficiales (Sophocleous, 2002). En todos los casostiene relevancia –en ocasiones es determinante– elcaracter tridimensional, tanto de la permeabilidad,como del flujo del agua subterranea, que determi-nan junto con la recarga la piezometrıa (Figura4); y de las variaciones quımicas. Sin su debidaconsideracion es difıcil llegar a formar un modeloconceptual, explicar lo que se observa, interpretarlos efectos antropicos y hacer previsiones de evo-lucion que no diverjan en exceso de la realidad.Sin embargo, en la practica comun esto se olvi-da o se ignora frecuentemente y no se realiza an-tes un analisis sobre si planteamiento bidimensio-nal en horizontal es suficientemente representati-vo, no solo del comportamiento regional sino delos detalles que son necesarios para interpretar la

existencia y dinamica de los humedales. La exis-tencia de formaciones permeables en profundidadpuede dominar el flujo, como sucede en el areade El Abalario, Donana (Custodio et al., 2009;Manzano y Custodio, 2008). Estas consideracio-nes resultan aun mas necesarias cuando se trata deconsiderar e interpretar la composicion quımica eisotopica del agua, tanto a nivel regional como enel area proxima al humedal. En este ultimo caso,los depositos de fondo de laguna y la acumulacionde materia organica pueden tener efectos hidrauli-cos y geoquımicos importantes (Alvarez, 2002).No es raro que parezca que los datos quımicos eisotopicos ambientales son caoticos, tanto en sudistribucion espacial como temporal, si no es po-sible poner en claro los cambios verticales junto alas secuencias de fluctuaciones freaticas que per-miten el paso del anegamiento (anaerobismo) a laentrada de aire (aerobismo) en los sedimentos.

Muchos de estos aspectos han sido conside-rados con cierto detalle en Donana (Custodio yPalancar, 1995; Iglesias, 1999; de Haro et al.,2000; Llamas 1990; Trick, 1998; Trick y Cus-todio, 2004), han ido modelados (Castro, 1999;

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UPC, 1999) y han sido el objeto de diversos inven-tarios (Bernues, 1990; Coleto, 2003; Manzano,2001; Manzano et al., 2002), con consideraciondel valor ecologico (Manzano y Custodio, 2008).Veanse algunos aspectos en la Figura 5.

La salinidad de los humedales depende de lasalinidad del aporte de agua subterranea, ademasde la de las aguas superficiales que afluyen, conun posible importante efecto de evaporacion y detranspiracion por la vegetacion (se evapora aguapero se quedan las sales), y de como las sales apor-tadas pueden ser evacuadas del humedal (Figura6). Este ultimo aspecto es importante para el ba-lance salino. Esta evacuacion se puede hacer:

a) como salida de agua superficial, permanen-te u ocasional en epocas humedas ordinariaso extraordinarias;

b) como salida de agua subterranea, perma-nente o estacional, segun la posicion rela-tiva del agua del humedal y del nivel freati-co (Sacks et al., 1992; Novitzki, 1982; Co-leto, 2003; Lozano, 2004). Su observaciony cuantificacion requiere una red de obser-vacion bien disenada, posiblemente 3–D,y correctamente medida, ademas de estu-dios de infiltracion en la propia laguna (Lee,1977; Lewis, 1987);

c) como precipitacion o coprecipitacion deciertos solutos del agua al aumentar la sa-linidad o cambiar las circunstancias de pHy potencial redox. Parte de los precipita-dos pueden redisolverse despues en epocahumeda –no se evacuan– pero otros quedanseparados del ciclo al ser atrapados en lossedimentos o en la materia organica. Tam-bien se puede producir una evacuacion a laatmosfera por volatilizacion, como es el es-cape de CO2, o de N2 o de NH3 procedentede la reduccion del NO−

3 , pero solo suponeun pequeno cambio en la salinidad;

d) por deflacion eolica, que puede ser impor-tante en humedales de zonas aridas (playas,sebhas, salares). Estas sales pueden ser lle-vadas a areas lejanas, pero buena parte sue-le quedar sobre el terreno en areas mas omenos proximas, en cuyo caso seran reto-madas por la precipitacion e incorporadas ala escorrentıa superficial y/o a la recarga. Elque vuelvan o no al humedal depende deldestino de esos flujos.

Incluso en los casos en que el terreno no con-tribuya sales solubles, la salinidad del agua sub-terranea suele ser mayor que la de la escorrentıa

superficial local debido a la concentracion porevaporacion del agua de lluvia infiltrada en el sue-lo, al aporte de solutos por hidrolisis de minera-les (carbonatos, silicatos, . . . ) por el CO2 disueltoen el suelo –de origen profundo en ciertas areasvolcanicas– y la capacidad oxidante que aporta elO2 atmosferico disponible en el agua (oxidacionde materia organica, sulfuros, . . . ).

En ciertas areas la disolucion de carbonatos (ca-lizas principalmente y dolomias), y tambien de ye-sos, puede producir hundimientos del terreno quepueden llegar a dejar aflorante el nivel freatico,produciendo ası humedales y areas lacustres, tıpi-cas de muchas areas (por ejemplo en Yucatan, Flo-rida, entorno de Jaiba en Minas Gerais (Brasil),Ebro central, cuenca media del Ter, . . . ). En hume-dales y lagos alimentados por aguas subterraneasque pierden CO2 (inicialmente incorporado en elsuelo al estar este a mayor presion parcial que laatmosferica) pueden precipitar calcita que formatravertinos; en ocasiones pueden tender a obstruirla descarga del humedal o lago, haciendo que sunivel se eleve, como sucede en las Lagunas deRuidera, en el alto Guadiana. Es una situacion di-ferente de la que se produce por efectos tectonicoso por depositos volcanicos o de deslizamientos deladera, que por obstruccion de valles pueden darorigen, al menos durante cierto tiempo, a hume-dales y areas lacustres.

EFECTOS DE LA EXPLOTACION DE LASAGUAS SUBTERRANEAS SOBRE LOSHUMEDALES

La explotacion de los acuıferos supone una mo-dificacion de su funcionamiento, en especial si esintensiva, y por tanto hay un efecto sobre los hu-medales asociados, aunque este puede aparecerdiferido en el tiempo y con una evolucion lenta,dependiendo de las circunstancias hidrogeologi-cas y de la proximidad de las extracciones de aguasubterranea a los humedales (Figura 7). El efectoes primariamente en la cantidad del agua –la ex-tension de humedales disminuye y puede llegar adesaparecer, incluso como criptohumedales, y suvariabilidad cambia– pero tambien en la composi-cion quımica del agua aportada. Esto ha sido tra-tado de forma cualitativa (Custodio y Cardoso daSilva, 2008) y tambien cuantitativamente median-te balances de agua y por modelacion numerica.La situacion en Donana se ha tratado con cier-to detalle (Manzano et al., 2005; Suso y Llamas;1990; 1971, 1993; Serrano y Serrano, 1996; Se-rrano et al., 2008), ademas de en los trabajos cita-dos anteriormente (Figura 8).


Figura 5. Superficie freatica (A) del sector oeste del area de Donana, que es el area principal de re-carga, segun datos de campo de principios de la decada de 1990, en que ya habıa influenciade la explotacion de agua subterranea de la formacion profunda en el entorno de El Rocıoy de Mazagon (Moguer) desde diez anos antes. El acuıfero es un grueso paquete de arenasfluviomarinas de moderada permeabilidad, con una cubierta eolica que facilita la recarga yuna formacion profunda mas permeable en la que estan las rejillas de los pozos. La superficiefreatica aflora en los bajos interdunares formando un muy numeroso conjunto de lagunas,algunas permanentes y la mayorıa temporales. Parte de esas lagunas estan actualmente re-ducidas o desecadas por el efecto que la explotacion tiene en el nivel freatico. El funciona-miento esquematico se muestra en la seccion (B.1) entre el mar y el arroyo de La Rocina, porEl Abalario, que refleja el caracter tridimensional del flujo (datos del autor, reproducidos deCustodio y Palancar, 1995). La modelacion numerica (B.2) permite comprobar el esquema(Trick, 1998; Trick y Custodio, 2004). En la figura (C) se muestra esa tridimensionalidad enel comportamiento de un conjunto de piezometros con filtros a diferentes profundidades

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Figura 6. Dibujos esquematicos que muestran la entrada (E) y descarga (S, salida) de agua superficial(SP) y agua subterranea (SB) en un humedal

(a)

(b)

( )c

Figura 7. Representacion esquematica del efecto de la explotacion de agua subterranea en un acuıfe-ro que rellena una depresion que descarga en un rıo con vegetacion riberena que dependedel acuıfero. (a) Situacion natural. (b) Efecto de una extraccion de agua subterranea sufi-cientemente intensa para modificar la forma del flujo. (c) Evolucion de caudales del rıo y deextraccion, ası como de la piezometrıa


Figura 8. Efecto de la extraccion de agua subterranea de la formacion profunda mas permeable delacuıfero en arenas del oeste de Donana. (a) Representacion esquematica. (b) Evolucion deniveles en un enjambre de tres piezometros. (c) Eevolucion generada por calculo numericodel nivel freatico y de los niveles piezometricos profundos

El impacto de las extracciones en las Tablas deDaimiel (Ciudad Real), en La Mancha, ha llevadoa un continuo descenso de niveles, de muy difıcilreversibilidad, y a un cese de los aportes de aguasubterranea (Figura 9), que ha sido objeto de nu-merosos estudios (Llamas, 1992) y de muchas ac-tuaciones estatales ya que es un importante hume-dal del Convenio Ramsar.

El efecto negativo de las extracciones de aguasubterranea sobre los humedales es parte de lo quese suele considerar como sobreexplotacion, aun-que es un concepto hidrologicamente poco defi-nido (Custodio, 1992; 2000). La existencia de loshumedales es una fuente de servicios a la socie-

dad, pero tambien lo es el agua puesta a disposi-cion por explotacion de los acuıferos. De ahı quese plantee una competencia, cuya gestion requiereuna negociacion y acuerdo entre las partes, mode-rada y puesta en contexto por la Administraciondel Agua y la Sociedad Civil, y que respete laslegislaciones y convenios existentes. No hay solu-ciones unicas. Ası mismo, lo aceptable en un mo-mento puede no serlo en otro, segun las valora-ciones relativas que se hagan, de como se entien-dan y consideren los efectos diferidos, y de comose valore el futuro (Custodio, 2010), y de la po-sibilidad de anadir medidas correctoras de muydiversa ındole. Existe actualmente una conflicti-

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vidad (Llamas, 1988), en parte por no conocerseni considerarse adecuadamente el sistema acuıfe-ro en cada situacion a tener en cuenta y sus restric-ciones (Llamas, 1989). La gestion deberıa tendera convertir la competencia en una complementa-riedad, involucrando en la negociacion a todas laspartes afectadas y dandoles corresponsabilidad.

Ademas de los efectos de la explotacion sobrelos humedales en cuanto a la cantidad y la cali-dad hay que considerar los posibles efectos so-bre el terreno, tales como subsidencia o colapsos.La subsidencia es un descenso de la elevacion delterreno como resultado de producir o acelerar lacompactacion de sedimentos al disminuir la pre-sion intersticial del agua. Como va acompanadoen general de un descenso freatico, no favorece alos humedales que dependen del agua subterranea,pero sı favorece la mayor presencia de humeda-les de agua superficial al ser mas frecuente el en-charcamiento general o local (que puede ser mas

acentuado en caso de subsidencia diferencial) sino procede a incrementar artificialmente el dre-naje del area. Este efecto es muy notorio en mu-chos lugares, como en el Valle Central de Califor-nia, en varias areas de Mexico (Cuidad de Mexico,Guanajuato, Kansas) en cuanto a areas continenta-les, y Venecia, Tokio y Bangkok en cuanto a areascosteras. Hay pocos ejemplos de areas espanolas(Ciudad de Murcia, delta del Llobregat), sin quehaya claro efecto sobre humedales dada la fuerteocupacion humana de esas areas. El aumento de lafrecuencia de colapsos del terreno, por similaresrazones, puede crear nuevos humedales o lagos siel derrumbamiento llega al nivel freatico, tal comosucede con los colapsos naturales. Este podrıa serel caso del valle central del Ebro, pero la genesises poco clara ya que a los efectos piezometricos seune el aumento de disolucion de sedimentos yeso-sos por regadıo en superficie.

Figura 9. Descenso del aporte de agua subterranea a los humedales de Las Tablas de Daimiel (CiudadReal) como consecuencia de un explotacion intensiva del agua subterranea de los acuıferossubyacentes para riego. Modificado de Llamas (1988)


La escala de tiempo de los cambios tras una per-turbacion del regimen de un acuıfero, y por lo tan-to de los efectos sobre los humedales, viene dadapara un medio homogeneo por τ = L2S/T , en laque L es el tamano del acuıfero, S el coeficien-te de almacenamiento de agua y T la transmisi-vidad hidraulica. No puede aplicarse a un sistemacomplejo aunque puede orientar sobre el compor-tamiento de los sistemas de flujo si se consideranlas caracterısticas globales apropiadas. El valor deτ puede variar desde algunos anos hasta milenios.

Desde el punto de vista del humedal, los cam-bios de calidad son tanto o mas importantes quelos de cantidad. En general esos cambios de lacalidad aparecen incluso mas lentamente, a vecesmucho mas lentamente, que los hidraulicos, en es-pecial cuando suponen desplazamiento de frentes.Algunos de esos cambios son:

1. Modificacion de los balances de salinidady solutos al cambiar la entrada de agua y elarea de evaporacion y transpiracion freatica,y tambien la descarga. En general el aguadel humedal evoluciona hacia mas salina,pero puede suceder lo contrario.

2. Mineralizacion de sedimentos de las areasdesecadas por oxidacion quımica o bio-quımica al penetrar oxıgeno desde laatmosfera por difusion natural, o favoreci-da si los terrenos estan labrados. Esta mi-neralizacion puede suponer aumento de lalixiviacion de nitratos derivados de la mate-ria organica y sulfatos de oxidacion de lossulfuros depositados (Higueras et al., 2004;Coleto, 2003), y un aumento de la dure-za del agua y de la salinidad si habıa sa-les depositadas incluidas en niveles de bajapermeabilidad cuando se oxidan se vuelvenmas permeables.

3. Incorporacion de contaminantes antropicosprocedentes de actividades en el entorno(agricultura, ganaderıa, urbanizacion) y deagua superficial contaminada. El comporta-miento en el humedal de muchos de esoscontaminantes o de sus productos de de-gradacion, tales como nitratos, fosfatos,otros nutrientes, plaguicidas, organohaloge-nados, productos farmaceuticos y cosmeti-cos, . . . , es en general pobremente conocidatanto en su estabilidad como en su transpor-te y fijacion por absorcion, precipitacion ocoprecipitacion. Los efectos pueden mani-festarse con gran retraso.

En zonas semiaridas con vegetacion natural,que en general es muy efectiva en captar casi latotalidad de la precipitacion, la muy escasa recar-ga puede tener una elevada salinidad, de modo quecuando la zona vadosa (medio no saturado) es po-tente se convierte en un almacen de agua salina,con lenta descargas a posibles acuıferos profun-dos en los que se diluye si buena parte del flu-jo procede de otras areas, como piedemontes yabanicos aluviales razonablemente recargados. Ladescarga de esos acuıferos profundos puede ori-ginar notables humedales, a veces salares. La talade la vegetacion natural para cultivo o pastoreoaumenta notablemente la recarga, que acelera latransferencia de agua salina a los acuıferos infe-riores, salinizandolos durante un muy dilatado pe-riodo de tiempo, que pueden ser de siglos, y porlo tanto acabando por afectar a los humedales re-lacionados. Esta es una situacion bien estudiadaen la cuenca del rıo Murray en el Sur de Australia(Barnett, 1984; Simpson y Herczeg, 1991) don-de la transformacion territorial es de mediados delsiglo XX. Posiblemente algo similar sucedio enMonegros hace por lo menos dos o tres siglos, ypor eso no hay datos concretos.

Los cambios quımicos en un humedal puedentener efectos significativos sobre la vegetacion yla fauna, en especial en cuanto al aumento de nu-trientes, por lo menos a corto plazo, aunque pue-den llegar con mucho retraso respecto al de pene-tracion en el terreno. El nitrato es poco alterado(Portnoy et al., 1998), salvo que haya condicio-nes de disminucion del potencial redox que permi-tan su transformacion a N2, que es gaseoso y po-co reactivo. El potasio es diferido por intercambioionico, y el fosforo puede ser coprecipitado y fuer-temente retenido en el suelo, aunque sus circuns-tancias reales no son bien conocidas. Cuando elnitrato es el unico nutriente que llega al humedalo lago, no necesariamente favorece los crecimien-tos de algas tıpicas de lagos eutroficos. Ası en lasLagunas de Ruidera (Alto Guadiana), a pesar delrelativamente alto contenido en nitratos hay esca-sez de fosfatos por fijacion en el terreno, y a esocabe atribuir la transparencia del agua.

La respuesta de las plantas a la decreciente dis-ponibilidad de agua puede retrasarse en climas se-miaridos a causa de su resistencia a las sequıasnaturales de duracion moderada, pero con el des-censo freatico la duracion de los periodos de estresaumenta y la vegetacion acaba por sufrir las con-secuencias, pasando a dominar especies mas xe-rofıticas. Tal es el caso en Donana con la substitu-cion del “monte negro”, que requiere humedad enprofundidad, a “monte blanco”, adaptado a la va-

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riable humedad del suelo que depende solo de lalluvia local. El descenso freatico puede ser segui-do por las especies de freatofitas solo hasta ciertaprofundidad y si se produce a una velocidad com-patible con su capacidad de extender las raıces ha-cia abajo.

METODOS DE ESTUDIO Y OBSERVACIONDE LA RELACION ENTRE AGUASSUBTERRANEAS Y HUMEDALES

El estudio y observacion de la relacion entre lasaguas subterraneas y los humedales anaden a losmetodos normales las especificidades asociadasal ser el humedal un rasgo localizado dentro delacuıfero, en general muy relacionado con el nivelfreatico y con la superficie. Las variaciones pie-zometricas y de las caracterısticas fısico–quımi-cas en la vertical pueden ser muy importantes pa-ra entender lo que sucede si se busca conocer bienel funcionamiento y las relaciones con las aguassuperficiales. Eso exige un aumento de la densi-dad y tridimensionalidad de la red de observaciony muestreo, que pocas veces esta disponible y queen general resulta costosa. Por eso en general soloestan disponibles en casos especiales que son ob-jeto de investigaciones o de interes muy particular.Algunas particularidades a considerar son:

1. Las condiciones locales pueden tener un pa-pel dominante sobre los sedimentos en y al-rededor del humedal.

2. El intercambio de agua suele hacerse atraves de areas restringidas – en general laperiferia– y no la de todo el humedal.

3. El area de recarga del acuıfero y las zonasde recarga y descarga del humedal puedencambiar con las variaciones piezometricasy con la forma y situacion de la explotaciondel agua subterranea.

4. El transporte de solutos puede estar contro-lado por las heterogeneidades locales.

5. Por lo menos cerca del humedal, el poten-cial hidraulico y la composicion quımicahan de conocerse tanto en el nivel freaticocomo en profundidad.

6. Las redes de observacion para niveles ytoma de muestras han de disenarse con-siderando las caracterısticas tridimensiona-les del flujo del agua subterranea, teniendoademas en cuenta como y donde se realizael intercambio de agua entre el acuıfero y elhumedal.

7. Se requiere conocer adecuadamente la posi-cion del nivel freatico y de la franja capilaren el humedal y sus alrededores.

8. Para conocer el transporte de masa hay quedeterminar los parametros de transporte, ta-les como capacidades de adsorcion y de in-tercambio ionico, y evaluar la dispersividadhidrodinamica.

9. Para poder prever y predecir la recarga y po-sibles problemas de contaminacion puedenrequerirse areas piloto para observacion yestudio, bien instrumentadas, incluso con-siderando el efecto de la repelencia de lasarenas secas sobre la precipitacion, lo queafecta a los mecanismos de recarga.

El conocimiento fısico del terreno en el areadel humedal generalmente requiere perforacionesy su testificacion geofısica, y el apoyo de recono-cimientos geofısicos de superficie de forma ade-cuada para caracterizar el intercambio de agua yde las modificaciones de su composicion. Eso re-quiere penetrar suficientemente en el terreno. Co-mo se trata de actuaciones caras se requiere unbuen planteamiento y flexibilidad para introducirmodificaciones a medida que progresa el conoci-miento.

Como los aspectos quımicos son importantes,las perforaciones deben hacerse con el diseno ade-cuado, en general con varios tubos de filtro corto,bien aıslados entre sı y sellados en el espacio anu-lar. Para no alterar el muestreo se puede requerirperforar sin agua y/o sin aditivos, si es posible,pues de otro modo la limpieza puede ser luegolarga y difıcil, o la perturbacion introducida pue-de persistir mucho tiempo, como muestra la ex-periencia en Donana (Custodio y Palancar, 1985;Iglesias, 1999; Lozano, 2004). Los registros deconductividad electrica y temperatura de los son-deos de observacion pueden ayudar a conocer silas muestras son suficientemente representativas(Custodio, 1995b; 1999).

El detalle requerido en los estudios general-mente requiere combinar tecnicas hidrodinamicascon las hidrogeoquımicas e isotopicas ambienta-les, aplicando los metodos usuales en hidrogeo-logıa. El hecho de que el humedal sea un area deevaporacion va asociado a modificaciones isotopi-cas del agua (se hace mas pesada y se desvıa de larecta del agua meteorica media), las que puedenser utiles para interpretar los intercambios de aguaentre el humedal y el terreno.


La modelacion numerica es una poderosa herra-mienta de estudio, incluso con modelos muy sim-plificados, pero en este caso los resultados pue-de que no deban ser considerados mas que co-mo orientativos. El acople de modelos regionalescon modelos de detalle en el entorno del hume-dal no es una tarea sencilla y puede involucrar nolinealidades de tratamiento complicado o engorro-so. Hay aun poca experiencia de detalle. Muchostrabajos existentes se han hecho en secciones ver-ticales para incluir mas facilmente la tridimensio-nalidad, pero se requiere un flujo paralelo –en oca-siones radial–, sin componente transversal, que enmuchos casos no es lo que sucede realmente. Ac-tualmente se pueden extender estos modelos paraconsiderar transporte de masa (de solutos), inclu-so solutos reactivos, pero la experiencia es aun li-mitada. Un uso importante de los modelos es pa-ra predecir evoluciones futuras ante cambios enla explotacion, como consecuencia de contamina-ciones puntuales o distribuidas, y por modificacio-nes del uso del territorio o climaticas. Sin embar-go los modelos calibrados y validados con datoshistoricos deben irse recalibrando y revalidando,ademas de afinando, a medida que se tenga nuevainformacion. Pero las previsiones a mayor plazoque el de calibracion y validacion pueden desviar-se en exceso, en cuyo caso solo se pueden usarcualitativamente, a tıtulo indicativo.

En muchos casos la observacion de los cambiosque se producen no es clara pues esta difumina-da por las fluctuaciones naturales y las de la pro-pia explotacion del acuıfero y las modificacionesde uso el territorio. Las tendencias pueden cam-biar como consecuencia de la llegada de un anomuy humedo o muy seco, o modificaciones loca-les. Ası, en el caso de Donana parte de los estudiosiniciales se hicieron al final de un periodo domi-nantemente humedo, y luego se ampliaron duranteun periodo dominantemente seco, con lo que par-te de los conceptos iniciales debieron evolucionar.Ademas los estudios empezaron coincidiendo conel inicio del desarrollo de una explotacion inten-siva de agua subterranea, sin que hubiera una redde observacion suficiente de todas las variables deinteres y de la propia explotacion, y durante los es-tudios se decidio erradicar grandes areas de euca-liptales –una freatofita– dejando el terreno con po-ca vegetacion a la espera de la lenta recuperacionde las especies nativas. En este ambito cambiantelos resultados deben modificarse periodicamentey readaptarse, lo que deja una cierta incertidum-bre, aunque hay que explicitarla y trabajar con lamisma (Custodio et al., 2009).

BREVES CONSIDERACIONES SOBRE LAGESTION

El agua subterranea –y su profundidad y carac-terısticas fısico–quımicas y quımicas– que se re-quiere para el funcionamiento y para la conser-vacion de los humedales es tambien un recursode agua dulce para la demanda humana, y am-bos destinos entran en competencia, de modo quese afectan mutuamente, hasta ahora en claro de-trimento de los humedales. Una polıtica de con-servacion y restauracion de humedales a ultranzapuede llevar a serios problemas con los usos hu-manos establecidos, y eso requiere gestion (Cus-todio et al., 2008; 2009), en la que se debe de-terminar el balance a alcanzar de acuerdo con lasprioridades del momento, los derechos razonablesexistentes y de como hay que evolucionar segunse modifiquen estas prioridades en un contexto so-cial cambiante. Todo ello ha de hacerse teniendoen cuenta que las aguas subterraneas respondenlenta y diferidamente a los cambios en las excita-ciones exteriores. Esta es una situacion que no seencuadra facilmente dentro de las consideracionesnormales del devenir humano y de la vida polıti-ca. La gestion debe buscar la complementariedady el consenso social, para lo cual se requieren ac-tuaciones de arriba abajo, desde las Administra-ciones del Agua y del Territorio, combinadas conactuaciones de abajo arriba desde los usuarios delagua, los conservacionistas y las instituciones dela sociedad civil. Es algo en lo que aun hay po-ca experiencia ya que a la legislacion, economıay sociologıa hay que unir la representatividad de-mocratica –en el contexto y forma mas adecuada acada lugar–, la corresponsabilidad y el sentimien-to de que se gestiona un patrimonio comun. Todoello requiere un soporte adecuado de conocimien-to, estudio, investigacion, observacion y normati-va, no solo referida al agua, sino al ambiente, elterritorio y el contexto socio–polıtico, ademas deuna vision etica del problema.

AGRADECIMIENTOS

Se agradece al Grupo Espanol de la Asocia-cion Internacional de Hidrogeologos (AIH–GE)la confianza depositada al encargar esta comuni-cacion general y su exposicion como conferenciainvitada.

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las aguas subterraneas como elemento … · tancia los existentes en ambientes aridos andinos´ ......

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