Por: Roberto Cerpa-Flores y María Cárdenas Gaudry
El agua subterránea juega un papel vital en el sostenimiento de los ecosistemas y asegura la adaptación humana a cambios ambientales globales extremos e inesperados, particularmente a medida que los sistemas de aguas superficiales se vuelven cada vez más insostenibles ante el rápido crecimiento de la población y el cambio climático (Amanambu et al., 2020). El agotamiento de las aguas subterráneas se acelera debido a un aumento en la demanda de agua para aplicaciones en áreas urbanizadas, sectores agrícolas y extracción de energía, así como la disminución del agua superficial causada por el cambio climático (Alam et al., 2021). El Panel Intergubernamental sobre Cambio Climático (IPCC) reconoció que el uso de las aguas subterráneas aumentará como resultado de la disminución de la disponibilidad de agua superficial y el aumento del consumo mundial de agua (IPCC, 2007).
El agua subterránea es un componente importante del sistema climático, el cual es intrincado y caracterizado por una red de interacciones y retroalimentaciones complejas (García Menéndez et al., 2021). Por consecuencia, la recarga de aguas subterráneas es el resultado de una complicada relación entre la energía y la humedad que se produce en la zona crítica entre la atmósfera y el subsuelo (Smerdon, 2017). Por ello, entender la recarga de aguas subterráneas y establecer diferentes métodos para la recuperación de los acuíferos podría ser una solución importante frente a la sobrepoblación y cambio climático, sobre todo en sitios con alto estrés hídrico.
La constante presión de uso y estrés hídrico que experimentan los acuíferos han motivado un creciente interés en la recarga de aguas subterráneas como una forma de contrarrestar los descensos de niveles de la napa freática observados en los acuíferos alrededor del mundo (Cortez, 2012). Existen diferentes tipos de estrategias y métodos de gestión de aguas subterráneas para su recarga y recuperación. La recarga gestionada de acuíferos, MAR por sus siglas en inglés (Managed Aquifer Recharge), es una de las varias estrategias en gestión de aguas subterráneas. La MAR posee diversos métodos que pueden ayudar a lograr la sostenibilidad del agua a largo plazo al aumentar la recarga natural de los reservorios de aguas subterráneas con agua de suministros no tradicionales como son los excesos de agua superficial, las aguas pluviales y las aguas residuales tratadas (Alam et al., 2021).
Las tecnologías de la MAR se clasifican sobre la base de la técnica de recarga y almacenamiento en cinco categorías principales de la siguiente manera: métodos de propagación, modificaciones en el canal, recarga por pozo o pozos, filtración bancaria inducida y cosecha de escorrentía.
Los métodos de propagación son las formas más comunes y económicas de implementar el MAR, que incluyen estanques y cuencas de infiltración, tratamiento suelo-acuífero (SAT), recarga gestionada de acuíferos agrícolas (Ag-MAR) y sistemas de inundaciones superficiales. El método de propagación del agua se aplica en los casos en que el acuífero no confinado a recargar está en o cerca de la superficie del suelo y la recarga se logra mediante la infiltración a través de material permeable (Fernández & Gil., 2005; Zhang et al., 2020).
Los métodos de modificaciones en el canal son técnicas donde se modifican los ríos, arroyos o canales para almacenar agua y mejorar la recarga vertical. Las modificaciones en el canal se realizan principalmente mediante el uso de presas que incluyen tanques de percolación, presas de arena, presas subsuelo y liberación de recarga (Dillon et al., 2019; Li et al., 2020).
La recarga por pozo o pozos, incluyen pozos y perforaciones, almacenamiento y recuperación de acuíferos (ASR) y almacenamiento, transporte y recuperación de acuíferos (ASTR) que se practican ampliamente en muchos países donde los acuíferos profundos son comunes. En estas áreas, se utilizan principalmente técnicas de inyección. Los pozos y ejes abiertos se utilizan para recargar acuíferos de niveles freáticos poco profundos. En las zonas donde las capas superficiales son de baja permeabilidad, los métodos de propagación tienden a no ser eficaces. En estas zonas, los pozos tienden a secarse debido a la caída de los niveles freáticos que resultan de la sobreexplotación (Dillon et al., 2019; Fernández & Gil., 2005; Zhang et al., 2020).
La infiltración bancaria inducida incluye filtración bancaria y filtración de dunas, que es un método de recarga indirecta (Yuan et al., 2019; H. Zhang et al., 2020). La filtración del banco consiste en extraer aguas subterráneas de un pozo o cajón cerca o debajo de un río o lago para inducir la infiltración y mejorar la calidad del cuerpo de aguas superficiales. La filtración de dunas es similar a la filtración bancaria. Permite que el agua se infiltre a través de dunas con el fin de asegurar la purificación satisfactoria de las aguas superficiales en el suelo a través de procesos naturales, se necesita un tiempo de viaje superior a un mes para su posterior recolección de un estanque en una elevación más baja.
La cosecha o recolección de agua de lluvia consiste en recoger el agua de lluvia y se redirige a un pozo profundo con percolación y luego se reutiliza para otros fines. El método es conocido como BMP de aguas pluviales. Este proceso es eficiente para aumentar la filtración natural de agua de lluvia a los acuíferos y es beneficioso para restaurar el agua en el ciclo hidrológico en las zonas urbanas (Beganskas & Fisher, 2017; Dillon et al., 2019).
Para que sea posible la selección de un método de MAR se necesitan evaluar ciertos criterios principales, su rentabilidad y la identificación de beneficios adicionales, además debe ser analizado mediante modelación para conocer los posibles riesgos de infraestructura, riesgos de peligro y contaminación frente al clima futuro.
Para saber más de este tema:
Alam, S., Borthakur, A., Ravi, S., Gebremichael, M., & Mohanty, S. K. (2021). Managed aquifer recharge implementation criteria to achieve water sustainability. Science of the Total Environment, 768, 144992. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2021.144992
Amanambu, A. C., Obarein, O. A., Mossa, J., Li, L., Ayeni, S. S., Balogun, O., Oyebamiji, A., & Ochege, F. U. (2020). Groundwater system and climate change: Present status and future considerations. Journal of Hydrology, 589(June), 125163. https://doi.org/10.1016/j.jhydrol.2020.125163
Beganskas, S., & Fisher, A. T. (2017). Coupling distributed stormwater collection and managed aquifer recharge: Field application and implications. Journal of Environmental Management, 200, 366–379. https://doi.org/10.1016/j.jenvman.2017.05.058
Cortez, F. J. (2012). Recarga artificial de acuíferos mediante pozos de infiltración. 1–72.
Dillon, P., Stuyfzand, P., Grischek, T., Lluria, M., Pyne, R. D. G., Jain, R. C., Bear, J., Schwarz, J., Wang, W., Fernandez, E., Stefan, C., Pettenati, M., van der Gun, J., Sprenger, C., Massmann, G., Scanlon, B. R., Xanke, J., Jokela, P., Zheng, Y., … Sapiano, M. (2019). Sixty years of global progress in managed aquifer recharge. Hydrogeology Journal, 27(1), 1–30. https://doi.org/10.1007/s10040-018-1841-z
Fernández Escalante, A. E., & Gil., M. G. R. y F. V. (2005). D e s a r r o l l o. Revista De Ciencia, Tecnologia Y Medio Ambiente, 3, 23. http://www.uax.es/publicaciones/archivos/TECEOC05_001.pdf
García-Menéndez, O., Renau-Pruñonosa, A., Morell, I., Ballesteros, B. J., & Esteller, M. V. (2021). Hydrogeochemical changes during managed aquifer recharge (MAR) in a salinised coastal aquifer. Applied Geochemistry, 126(August 2020). https://doi.org/10.1016/j.apgeochem.2020.104866
IPCC. (2007). Climate change 2007: the physical science basis. Cam-bridge University Press, Cambridge, UK, and New York, USA (2007), p. 996
Li, J., Chen, J. J., Zhan, H., Li, M. G., & Xia, X. H. (2020). Aquifer recharge using a partially penetrating well with clogging-induced permeability reduction. Journal of Hydrology, 590(August), 125391. https://doi.org/10.1016/j.jhydrol.2020.125391
Smerdon, B. D. (2017). A synopsis of climate change effects on groundwater recharge. Journal of Hydrology, 555, 125–128. https://doi.org/10.1016/j.jhydrol.2017.09.047
Yuan, J., Van Dyke, M. I., & Huck, P. M. (2019). Selection and evaluation of water pretreatment technologies for managed aquifer recharge (MAR) with reclaimed water. Chemosphere, 236, 124886. https://doi.org/10.1016/j.chemosphere.2019.124886
Zhang, H., Xu, Y., & Kanyerere, T. (2020). A review of the managed aquifer recharge: Historical development, current situation and perspectives. Physics and Chemistry of the Earth, 118–119(February 2019), 102887. https://doi.org/10.1016/j.pce.2020.102887
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